Question

金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下密闭容器中用H₂还原WO₃可得到金属钨，其总反应为： WO_3­(s)+3H₂(g)W (s) +3H₂O (g)  请回答下列问题：

（1）上述反应的化学平衡常数表达式为               。

（2）某温度下反应达到平衡时，H₂与水蒸气的体积比为2:3，则H₂的平衡转化率为         ；随着温度的升高，H₂与水蒸气的体积比减小，则该反应为        反应(填“吸热”或“放热”)。

（3）上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：

温度	25 ℃～550 ℃～600 ℃～700 ℃
主要成分	WO3    W2O5     WO2      W

第一阶段反应的化学方程式为                   ；假设WO₃完全转化为W，则三个阶段消耗H₂物质的量之比为            。

（4）已知：温度过高时，WO₂­(s)转变为WO₂­(g)：

WO₂­(s)+2H₂(g) W­(s)+2H₂O (g)   ∆H＝+66.0 kJ∙mol−1

WO₂­(g)+2H₂(g) W­(s)+2H₂O (g)   ∆H＝－137.9 kJ∙mol−1

则WO_2­(s) WO₂­(g)的  ∆H＝             。

（5）钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I₂可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W­(s)+ 2 I₂ (g)W­I₄(g)。下列说法正确的有        。

a．灯管内的I₂可循环使用

b．W­I₄在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上

c．W­I₄在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长

d．温度升高时，W­I₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率减慢

Answer

（1）K= （2分）

（2）60%（2分）吸热（2分）

（3）2WO3+H2=W2O5+H2O，（2分） 1:1:4（2分）

（4）△H=+203.9 kJ∙mol−1 （2分）（5）a、b（2分）

【解析】

试题分析：（1）该反应的化学平衡常数表达式为：K= ，（2）由题意知，氢气与水蒸气的物质的量之比也为2:3，则该反应相当于5mol的氢气中反应消耗了3mol，所以平衡转化率为60％。随着温度的升高，氢气与水蒸气的体积比减小，则随着温度的升高，反应平衡向正反应方向移动，则该反应为吸热反应。（3）第一阶段的主要产物是W2O5涉及的反应方程式为：2WO3+H2=W2O5+H2O。因为这一系列的反应都是钨的氧化物被氢气还原而发生的反应所以可以根据钨的化合价变化来判断它们所消耗的氢气的物质的量。消耗氢气的物质的量之比为：1:1:4。（4）根据盖斯定律可以求得该反应的反应热为：△H=+203.9kJ∙mol−1。（5）W­I4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上，如此可以避免灯丝用的时间长了会变细。碘单质在该过程中也是来来回回重复使用的。

考点：本题重点在于考查可逆反应额相关知识以及盖斯定律的应用。