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） 60%；吸热；

（3）2WO3+H2W2O5+H2O；1：1：4；

（4）△H=+203．9 kJ∙mol−1；（5）a、b

【解析】

试题分析：（1）WO3(s)+3H2(g) W(s)+3H2O(g)的平衡常数k=，故答案为：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%，升高温度，H2与水蒸气的体积比减小，说明升温时平衡向右移动，故正反应为吸热反应，故答案为：60%，吸热；

（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，故答案为：2WO3+H2W2O5+H2O，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

①-②得则WO2 (s)WO2 (g)，故△H=66．0kJ•mol-1-(-137．9kJ•mol-1)=+203．9 kJ•mol-1，

故答案为：+203．9 kJ•mol-1；

（5）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a、b对；灯管壁温度较低，WI4不会分解，故c错；升高温度，也能加快W与I2的反应速率，故d错，故答案为：a、b。

【考点定位】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】本题考查化学平衡常数的书写、反应热的计算、化学平衡移动原理、化学平衡计算等，题目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。生成、书写化学平衡常数表达式时，注意固体、纯液体不需要写出。