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）在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为0．5 L，2min后达到平衡，测得固体的质量减少了4．80 g，则H₂的平均反应速率______；该反应的平衡常数表达式K=_____。

（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______（填“吸热”或“放热”） 反应。

（3）一定温度下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是________。

A．混合气体的总压强保持不变 B．v_正(H₂0)= v_正(H₂)

C．混合气体的密度保持不变        D．混合气体的平均式量保持不变

（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__________。

A．温度升高时，WI₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率减慢

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．灯管内的I₂可循环使用

Answer

0．3 mol／(L·min) 60% 吸热 C BD

【解析】

（1）由氢气的消耗量与增重质量列关系式计算；反应的化学平衡常数K=；

（2）设氢气的起始体积为a，变化体积为x，由题意建立三段式计算；随温度的升高，H2与水蒸气的体积比减小，说明平衡向正反应方向进行；

（3）化学反应达到化学平衡，正逆反应速率相等，各物质的浓度保持不变；

（4）由所给化学方程式知，挥发的W与I2结合形成气态WI4，由于气体运动的结果，WI4会与还没有挥发的W接触，在高温下WI4分解生成的W及I2，生成W附着在还没有挥发的W上，灯管内的I2可循环使用。

（1）设反应消耗氢气的物质的量为x，由方程式可知WO3(s) + 3H2(g)W (s) + 3H2O (g)，氢气的消耗量与增重质量的关系为3mol:48g=xmol：4.8g，解得x=0.3，则H2的平均反应速率为= 0．3 (mol／(L·min))，由化学方程式可知反应的化学平衡常数K=，故答案为：0．3 (mol／(L·min))；；

（2）设氢气的起始体积为a，变化体积为x，由题意建立如下三段式：

由H2与水蒸气的体积比为2:3可得（a-x）：x=2：3，解得x=，则H2的平衡转化率为×100%=60%；随温度的升高，H2与水蒸气的体积比减小，说明平衡向正反应方向进行，该反应为吸热反应，故答案为：60%；吸热；

（3）A、前后气体系数相等，“混合气体的总压强保持不变”不能作为平衡标志，故错误；

B、同向的，不是标志，故错误；

C、因不都是气体，虽体积不变，“混合气体的密度保持不变”只在平衡时，可做标志，故正确；

D、M=m/n， m和n始终不变，不是标志，故错误；

C正确，故答案为：C；

（4）A、温度升高，，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率加快，故错误；

B、高温下，WI4分解生成的W及I2，生成W附着在还没有挥发的W上，故正确；

C、灯管壁温度较低，WI4不会分解，寿命会降低，故错误；

D、由所给化学方程式知，挥发的W与I2结合形成气态WI4，由于气体运动的结果，WI4会与还没有挥发的W接触，在高温下WI4分解生成的W及I2，生成W附着在还没有挥发的W上，灯管内的I2可循环使用，故正确；

BD正确，故答案为：BD。