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___________；随温度的升高，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）用H₂还原WO₂也可得到金属钨。已知：

WO₂ (s) + 2H₂ (g)W (s) + 2H₂O (g)  ΔH = +66.0 kJ·mol^–1

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

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

（4）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) +2I₂ (g)WI₄ (g)。下列说法正确的有________（填序号）。

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

（10分）（1）K= c3(H2O)/c3(H2)（2）60% 吸热

（3）+203.9 kJ/mol（4）a、b

【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，所以根据反应的化学方程式可知，该反应的平衡常数表达式K= c3(H2O)/c3(H2)。

（2）根据化学方程式WO3 (s) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (g)，氢气和水蒸气的系数相同，所以若某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为2:3，反应的氢气的体积为3，根据相同条件下，体积和物质的量成正比，则H2的平衡转化率为3mol÷5mol×100%=60%；反应达平衡时，随温度的升高， H2与水蒸气的体积比减小，这说明升高温度平衡正反应方向移动，所以正反应是吸热反应。

（3）根据盖斯定律可知，①－②即得到WO2（s） WO2（g），所以ΔH＝＋66kJ/mol＋137.9kJ/mol＝＋203.9kJ/mol。

（4）该反应在不同温度下，反应进行的方向是不同的。高温下生成单质碘，而温度降低后，又消耗碘，所以灯管内的I2可循环使用，a项正确；该方程式可知，WI4在灯丝上分解，产生的W是固体，会沉积在灯丝上，b正确，c错误；升高温度，反应速率都是增大，d错误，答案选ab。

考点：考查化学平衡常数，平衡转化率，反应热的计算等知识。