Question

碘鎢燈具有使用壽命長、節能環保等優點．一定溫度下，在碘鎢燈燈泡內封存的少量碘與沉積在燈泡壁上的鎢可以發生如下的可逆反應：W（s）+I₂（g）?WI₂（g）△H＜0為模擬上述反應，在450℃時向一體積為2L的恒容密閉容器中加入0.1mol碘單質和足量的鎢，2min后反應達到平衡，測得碘蒸氣濃度為0.005mol?L^-1．請回答下列問題：

（1）前兩分鐘內碘蒸氣的反應速率為

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

．
（2）能夠說明上述反應已經達到平衡狀態的有

CE

．
A．I₂與WI₂的濃度相等    B．容器內氣體壓強不再變化
C．W的質量不再變化     D．單位時間內，金屬鎢消耗的物質的量與碘化鎢生成的物質的量相等
E．容器內混合氣體的密度保持不變
（3）如圖為該反應在450℃時的時間-速率圖，則t₂時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時刻將容器壓縮至一半（各物質狀態不變），保持該條件至t₆，請在圖中畫出t₄到t₆時間段內大致曲線圖，并在相應曲線上標上υ₃（正）、υ₃（逆）
（4）假設燈絲溫度為660℃，燈泡壁溫度為350℃．請根據化學反應原理分析在燈泡內充入碘能夠延長鎢絲壽命的原因

擴散到燈泡壁（低溫區）的鎢與I₂（g）發生反應生成WI₂（g），WI₂（g）擴散到燈絲（高溫區）重新分解出鎢沉積到燈絲表面，從而延長鎢絲使用壽命．

．

Answer 1

分析：（1）平衡時碘蒸氣濃度為0.005mol/L，則△c（I₂）=

0.1mol

2L

-0.005mol/L=0.045mol/L，根據v=

△c

△t

計算v（I₂）；
（2）反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發生變化，可由此進行判斷；
（3）由圖可知，t₂時刻改變條件的瞬間，正反應速率增大，逆反應速率不變，應是增大反應物的濃度；
t₄時刻將容器壓縮至一半（各物質狀態不變），壓強增大，該反應前后氣體的體積不變，正、逆反應速率增大相同的倍數，平衡不移動，據此作圖；
（4）延長鎢絲壽命，結合碘與鎢反應生成WI₂保護鎢絲來解答．

解答：解：（1）平衡時碘蒸氣濃度為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、反應達平衡時，I₂與WI₂的濃度可能相等也可能不等，與反應初始濃度及轉化率有關，所以不能證明達到平衡狀態，故A錯誤；
B、該反應前后氣體體積不變的反應，無論反應是否達到平衡狀態，壓強始終不變，故B錯誤；
C、平衡時各種物質的質量也不變，W的質量不再變化，說明到達平衡，故C正確；
D、單位時間內，金屬鎢消耗的物質的量與碘化鎢生成的物質的量相等，只能判斷正反應速率，不能確定正逆反應速率關系，則不能判定平衡狀態，故D錯誤；
E、反應有固體參加，隨反應進行氣體的質量發生變化，容器的體積不變，混合氣體的密度發生變化，當密度不再變化，說明到達平衡，故E正確；
故答案為：CE；
（3）由圖可知，t₂時刻改變條件的瞬間，正反應速率增大，逆反應速率不變，應是增大反應物的濃度，故為增大碘蒸氣的濃度；
t₄時刻將容器壓縮至一半（各物質狀態不變），壓強增大，該反應前后氣體的體積不變，正、逆反應速率增大相同的倍數，平衡不移動，圖象為：
，故答案為：增大碘蒸氣的濃度；；
（4）由化學反應原理可知燈泡內充入碘能夠延長鎢絲壽命是因擴散到燈泡壁（低溫區）的鎢與I₂（g）發生反應生成WI₂（g），WI₂（g）擴散到燈絲（高溫區）重新分解出鎢沉積到燈絲表面，從而延長鎢絲使用壽命，故答案為：擴散到燈泡壁（低溫區）的鎢與I₂（g）發生反應生成WI₂（g），WI₂（g）擴散到燈絲（高溫區）重新分解出鎢沉積到燈絲表面，從而延長鎢絲使用壽命．

點評：本題考查反應速率計算、化學平衡狀態的判斷、化學平衡的影響因素與化學平衡圖象等，題目難度中等，明確外界條件對反應速率的影響是關鍵，旨在考查學生分析和解決問題的能力．