Question

碘鎢燈具有使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)．一定溫度下，在碘鎢燈燈泡內(nèi)封存的少量碘與沉積在燈泡壁上的鎢可以發(fā)生如下的可逆反應(yīng)：W（s）+I₂（g）?WI₂（g）△H＜0為模擬上述反應(yīng)，在450℃時(shí)向一體積為2L的恒容密閉容器中加入0.1mol碘單質(zhì)和足量的鎢，2min后反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得碘蒸氣濃度為0.005mol?L^-1．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）前兩分鐘內(nèi)碘蒸氣的反應(yīng)速率為

0.0225mol?L^-1?min^-1

．
（2）能夠說(shuō)明上述反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有

CE

．
A．I₂與WI₂的濃度相等    B．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化
C．W的質(zhì)量不再變化     D．單位時(shí)間內(nèi)，金屬鎢消耗的物質(zhì)的量與碘化鎢生成的物質(zhì)的量相等
E．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變
（3）如圖為該反應(yīng)在450℃時(shí)的時(shí)間-速率圖，則t₂時(shí)刻改變的外界條件可能是

增大碘蒸氣的濃度（或者充入碘蒸氣）

，若t₄時(shí)刻將容器壓縮至一半（各物質(zhì)狀態(tài)不變），保持該條件至t₆，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出t₄到t₆時(shí)間段內(nèi)大致曲線圖，并在相應(yīng)曲線上標(biāo)上υ₃（正）、υ₃（逆）
（4）假設(shè)燈絲溫度為660℃，燈泡壁溫度為350℃．請(qǐng)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理分析在燈泡內(nèi)充入碘能夠延長(zhǎng)鎢絲壽命的原因

擴(kuò)散到燈泡壁（低溫區(qū)）的鎢與I₂（g）發(fā)生反應(yīng)生成WI₂（g），WI₂（g）擴(kuò)散到燈絲（高溫區(qū)）重新分解出鎢沉積到燈絲表面，從而延長(zhǎng)鎢絲使用壽命．

．

Answer 1

分析：（1）平衡時(shí)碘蒸氣濃度為0.005mol/L，則△c（I₂）=

0.1mol

2L

-0.005mol/L=0.045mol/L，根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（I₂）；
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，可由此進(jìn)行判斷；
（3）由圖可知，t₂時(shí)刻改變條件的瞬間，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率不變，應(yīng)是增大反應(yīng)物的濃度；
t₄時(shí)刻將容器壓縮至一半（各物質(zhì)狀態(tài)不變），壓強(qiáng)增大，該反應(yīng)前后氣體的體積不變，正、逆反應(yīng)速率增大相同的倍數(shù)，平衡不移動(dòng)，據(jù)此作圖；
（4）延長(zhǎng)鎢絲壽命，結(jié)合碘與鎢反應(yīng)生成WI₂保護(hù)鎢絲來(lái)解答．

解答：解：（1）平衡時(shí)碘蒸氣濃度為0.005mol/L，則△c（I₂）=

0.1mol

2L

-0.005mol/L=0.045mol/L，所以v（I₂）=

0.045mol/L

2min

=0.0225mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.0225mol?L^-1?min^-1；
（2）A、反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，I₂與WI₂的濃度可能相等也可能不等，與反應(yīng)初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，所以不能證明達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B、該反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)始終不變，故B錯(cuò)誤；
C、平衡時(shí)各種物質(zhì)的質(zhì)量也不變，W的質(zhì)量不再變化，說(shuō)明到達(dá)平衡，故C正確；
D、單位時(shí)間內(nèi)，金屬鎢消耗的物質(zhì)的量與碘化鎢生成的物質(zhì)的量相等，只能判斷正反應(yīng)速率，不能確定正逆反應(yīng)速率關(guān)系，則不能判定平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
E、反應(yīng)有固體參加，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，容器的體積不變，混合氣體的密度發(fā)生變化，當(dāng)密度不再變化，說(shuō)明到達(dá)平衡，故E正確；
故答案為：CE；
（3）由圖可知，t₂時(shí)刻改變條件的瞬間，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率不變，應(yīng)是增大反應(yīng)物的濃度，故為增大碘蒸氣的濃度；
t₄時(shí)刻將容器壓縮至一半（各物質(zhì)狀態(tài)不變），壓強(qiáng)增大，該反應(yīng)前后氣體的體積不變，正、逆反應(yīng)速率增大相同的倍數(shù)，平衡不移動(dòng)，圖象為：
，故答案為：增大碘蒸氣的濃度；；
（4）由化學(xué)反應(yīng)原理可知燈泡內(nèi)充入碘能夠延長(zhǎng)鎢絲壽命是因擴(kuò)散到燈泡壁（低溫區(qū)）的鎢與I₂（g）發(fā)生反應(yīng)生成WI₂（g），WI₂（g）擴(kuò)散到燈絲（高溫區(qū)）重新分解出鎢沉積到燈絲表面，從而延長(zhǎng)鎢絲使用壽命，故答案為：擴(kuò)散到燈泡壁（低溫區(qū)）的鎢與I₂（g）發(fā)生反應(yīng)生成WI₂（g），WI₂（g）擴(kuò)散到燈絲（高溫區(qū)）重新分解出鎢沉積到燈絲表面，從而延長(zhǎng)鎢絲使用壽命．

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡的影響因素與化學(xué)平衡圖象等，題目難度中等，明確外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響是關(guān)鍵，旨在考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力．