Question

【题目】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： 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 kJmol1
WO2(g)+2H2(g) W(s)+2H2O (g) H＝－137．9 kJmol1
则WO2(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

【答案】
（1）K=
（2）60%；吸热
（3）2WO3+H2 W2O5+H2O；1：1：4
（4）△H=+203．9 kJmol1
（5）a、b
【解析】（1）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%，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；
（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+H2 W2O5+H2O，580℃时，温度介于550℃～600℃，固体为W2O5、WO2的混合物；假定有2molWO3 ， 由2WO3+H2 W2O5+H2O、W2O5+H2 2WO2+H2O、WO2+2H2 W+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=+66．0kJmol-1②WO2 (g)+2H2 W (s)+2H2O (g)；△H=-137．9kJmol-1
①-②得则WO2 (s) WO2 (g)，故△H=66．0kJmol-1-(-137．9kJmol-1)=+203．9 kJmol-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：（1）；（2）60%，吸热；（3）2WO3+H2 W2O5+H2O，1：1：4；（4）+203．9 kJmol-1；（5）a、b
（1）根据平衡常数的表达式进行书写即可；
（2）平衡转化率等于参与反应的量除以起始加入的量；结合温度对平衡移动的影响因素分析；
（3）写出反应过程的化学方程式，结合化学方程式进行计算；
（4）结合盖斯定律进行反应热；
（5）在不同的温度下， 反应进行的方向不同，结合具体发生的反应，进行分析即可。