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，在密闭容器中用H₂还原WO₃可得到金属钨，其总反应为：WO₃ (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）某温度下反应达平衡时，H₂与水蒸气的体积比为2:3，则H₂的平衡转化率为____________。

（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：

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)；ΔH ＝ +66.0 kJ·mol－1

WO₂ (g) + 2H₂ W (s) + 2H₂O (g)；ΔH ＝ －137.9 kJ·mol－1

则WO₂ (s) WO₂ (g) 的ΔH ＝ ______________________。

Answer

（1）k=

（2）60%

（3）2WO3+H2W2O5+H2O，1：1：4

（4） +203．9 kJ•mol-1

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则反应WO3(s)+3H2(g) W(s)+3H2O(g)的平衡常数k=；

（2）由反应方程式知，消耗的H2与生成的水的物质的量相等，故H2的平衡转化率为×100%＝60%；

（3）由表中主要成分与温度关系可知，第一阶段反应为WO3与H2反应是W2O5，同时还生成H2O，反应方程式为：2WO3+H2W2O5+H2O；580℃时，温度介于550℃～600℃，固体为W2O5、WO2的混合物；假定有2molWO3，由2WO3+H2W2O5+H2O、W2O5+H22WO2+H2O、WO2+2H2W+2H2O可知，三个阶段消耗的氢气的物质的量之比为1mol：1mol：2mol×2=1：1：4；

（4）已知：①WO2 (s)+2H2 (g)W (s)+2H2O (g)；△H=+66．0kJ•mol-1

②WO2 (g)+2H2W (s)+2H2O (g)；△H=-137．9kJ•mol-1

则根据盖斯定律可知①－②即得到WO2 (s)WO2 (g)的△H＝66.0kJ•mol-1－(－137.9kJ•mol-1)＝+203.9 kJ•mol-1。

【考点定位】本题主要是考查化学平衡常数的含义；用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学平衡的计算

【名师点晴】该题选择的素材比较陌生，以考查学生的能力为主。有关化学平衡的计算常常使用三段式解题，要正确理解和灵活运用三段式法在化学平衡计算中的应用。书写化学平衡常数表达式时，要特别注意固体、纯液体不需要写出，是易错点。