Question

碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点．一定温度下，在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生如下的可逆反应：
W（s）+I₂（g）  WI₂（g）
为模拟上述反应，在实验室中准确称取0.508g碘、0.736g金属钨放置于50.0mL密闭容器中，并加热使其反应．下图是混合气体中的WI₂蒸气的物质的量随时间变化关系的图象[n（WI₂）～t]，其中曲线Ⅰ（0～t₂时间段）的反应温度为450℃，曲线Ⅱ（从t₂时刻开始）的反应温度为530℃．

请回答下列问题：
（1）该反应是

放热

（填写“放热”、“吸热”）反应．
（2）反应从开始到t₁（t₁=3min）时间内的平均速率v（I₂）=

1.20×10^-2mol?L^-1?min^-1

．
（3）在450℃时，该反应的平衡常数K=

9

．
（4）能够说明上述反应已经达到平衡状态的有

B、C

．
A．I₂与WI₂的浓度相等               B．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等
C．容器内混合气体的密度不再增加    D．容器内气体压强不变化
（5）假设灯丝温度为660℃，灯泡壁温度为350℃．请根据化学反应原理分析在灯泡内充入碘能够延长钨丝寿命的原因

扩散到灯泡内壁（低温区）的钨与I₂（g）发生反应生成WI₂（g），

WI₂（g）扩散到灯丝（高温区）重新分解出钨沉积到灯丝表面，从而延长钨丝使用寿命．

．

Answer 1

分析：（1）根据温度对化学平衡的影响并结合图象分析；
（2）先根据图象计算WI₂的反应速率，再根据同一反应、同一时间段内各物质的反应速率之比等于计量数之比计算v（I₂）；
（3）化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
（4）反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，可由此进行判断；
（5）根据可逆反应的性质分析．

解答：解：（1）升高温度，化学平衡向吸热方向移动；升高温度时，WI₂的物质的量减少，所以该反应向逆反应方向移动，即逆反应是吸热反应，所以正反应是放热反应，
故答案为：放热；
（2）v（WI₂）=

△n

V△t

=

1.8×10-3mol

0.05L×3min

=1.20×10^-2　mol?L^-1?min^-1；同一反应、同一时间段内各物质的反应速率之比等于计量数之比，所以v（I₂）=1.20×10^-2mol?L^-1?min^-1；
故答案为：1.20×10^-2mol?L^-1?min^-1 ；
（3）反应开始时，碘的物质的量为n=

0.508g

254g/mol

=0.002mol，反应达平衡时生成WI₂，需要碘1.80×10^-3mol参加反应，剩余碘0.0002mol，所以平衡时，c（WI₂）=

1.80×10-3mol

0.05L

=3.6×10^-2mol/L，c（I₂）=

0.0002mol

0.05L

0.004mol/L，K=

0.036mol/L

0.004mol/l

=9，
故答案为：9；
（4）反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化．
A、反应达平衡时，I₂与WI₂的浓度可能相等也可能不等，与反应初始浓度及转化率有关，所以不能证明达到平衡状态，故A错误；
B、单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等，该反应的正逆反应速率相等，所以达到平衡状态，故B正确；
C、平衡时各种物质的物质的量，即质量也不变，容器的体积不变，所以密度不再变化，故C正确；
D、该反应是反应前后气体体积不变的反应，无论反应是否达到平衡状态，压强始终不变，故D错误；
故答案为：B、C；
（5）W（s）+I₂（g）?WI₂（g），该反应是可逆反应，扩散到灯泡内壁（低温区）的钨与I₂（g）发生反应生成WI₂（g），WI₂（g）扩散到灯丝（高温区）重新分解出钨沉积到灯丝表面，从而延长钨丝使用寿命．
故答案为：扩散到灯泡内壁（低温区）的钨与I₂（g）发生反应生成WI₂（g），WI₂（g）扩散到灯丝（高温区）重新分解出钨沉积到灯丝表面，从而延长钨丝使用寿命．

点评：本题考查了化学反应速率的表示方法、化学平衡状态的判断等知识点，难度不大，易错题是（4）C选项，注意化学平衡状态的判断中，体积一定时，反应前后混合气体质量改变的可根据密度判断是否达到平衡状态，反应前后混合气体质量不变的不能根据密度判断是否达到平衡状态．