Question

化學反應原理在科研和生產中有廣泛應用。
（1）利用“化學蒸氣轉移法”提純金屬鎢的反應原理為W(s)＋I₂(g)WI₂(g) (I)。該反應在石英真空管中進行，如下圖所示：

①反應(I)的平衡常數表達式K＝_______，若K＝，向某恒容密閉容器中加入1mol I₂(g)和足量W(s)，反應達到平衡時I₂(g)的轉化率為__________。
②反應(I)的△H____0（填“＞”或“＜”），上述反應體系中可循環使用的物質是_________。
③能夠說明上述反應已經達到平衡狀態的有_________（填序號）。
a．I₂與WI₂的濃度相等
b．W的質量不再變化
c．容器內混合氣體的密度保持不變
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
（2）25℃時，NaHSO₃的水解平衡常數＝1.0×10^－12mol/L，則該溫度下H₂SO₃HSO₃^－＋H^＋的電離常數K_a＝____mol/L，若向H₂SO₃溶液中加入少量的I₂，則溶液中將________（填“增大”、“減小”或“不變”）。
（3）直接排放含SO₂的煙氣會形成酸雨，危害環境。用Na₂SO₃溶液吸收SO₂的過程中，pH隨n（SO₃^2－）：n(HSO₃^－)變化關系如下表：

n(SO32－): n ( HSO3－)	91:9	1:1	1:91
pH(25℃)	8.2	7.2	6.2

 
當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度由大到小的順序為_________________________。

Answer 1

（1）① (2分，化學式寫錯不得分，漏寫“c( )”其他正確只得1分） 33.3% 或33%（2分，合理答案即可）② ＜（2分，寫“小于”不得分）   I₂（或碘）（2分，寫“化學式”或“名稱”均得分）③bc （b 1分，c 1分，b、c2分，其他情況不得分，大寫字母不得分）
（2）1.0×10^-2（2分，或10^-2或0.01） 減小 (2分)
（3）c(Na⁺)＞c(HSO₃^－)＞c(SO₃^2－)＞c(H⁺)＝c(OH^-)（2分，順序錯誤不得分，離子符號寫錯不得分，漏寫“c( )”其他正確只得1分）

試題分析：（1）①化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，因此根據反應的方程式W(s)＋I₂(g)WI₂(g)可知，該反應的平衡常數表達式K＝，根據方程式可知
W(s)＋I₂(g)WI₂(g)
起始量（mol）        1        0
轉化量（mol）        x        x
平衡量（mol）      1－x       x
由于反應前后體積不變，則可以用物質的量代替濃度表示平衡常數
所以K＝＝＝
解得x＝
所以反應達到平衡時I₂(g)的轉化率為×100%＝33.3%。
②根據裝置圖可知，單質W在溫度較高的情況下有利于生成，這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，所以正方應是放熱反應，即△H＜0。
③在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態，據此判斷。a．平衡時濃度不變，但物質的濃度之間不一定相等或滿足某種關系，所以I₂與WI₂的濃度相等不能說明反應達到平衡狀態，a不正確；b．W的質量不再變化，說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態，b正確；c．密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中容積始終是不變的，但氣體的質量是變化的，因此密度是變化的，所以當容器內混合氣體的密度保持不變時可以說明反應達到平衡狀態，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，但二者的反應速率方向是一致的，因此不能說明反應達到平衡狀態，d不正確，答案選bc。
（2）NaHSO₃的水解方程式為HSO₃^－＋H₂OH₂SO₃＋OH^－，則水解平衡常數表達式＝，則=＝1.0×10mol/L，所以該溫度下H₂SO₃HSO₃^－＋H^＋的電離常數K_a＝＝1.0×10^-2mol/L；若向H₂SO₃溶液中加入少量的I₂，由于單質碘能把亞硫酸氧化生成硫酸，所以使亞硫酸的電離平衡向逆反應方向移動，因此溶液中將減小。
（3）根據表中數據可知，當n(SO₃^2－): n ( HSO₃^－)＝1:1時溶液顯堿性，因此當溶液顯中性時n(SO₃^2－): n ( HSO₃^－)＜1:1，所以溶液中離子濃度大小關系是c(Na⁺)＞c(HSO₃^－)＞c(SO₃^2－)＞c(H⁺)＝c(OH^-)。