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） 

高温

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）△H=+66.0kJ?mol^-1
WO₂（g）+2H₂（g）?W（s）+2H₂O（g）△H=-137.9kJ?mol^-1
则WO₂（s）?WO₂（g）的△H=

 

．
（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）

1400℃

约3000℃

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 1

考点：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

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）依据化学方程式和平衡常数概念书写平衡常数表达式，固体不写入表达式；
（2）体积比等于气体物质的量之比，依据化学平衡计算平衡时气体物质的量，结合转化率=

消耗量

起始量

×100%计算，随温度的升高，H₂与水蒸气的体积比减小，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算所需让化学方程式；
（4）由化学方程式知，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附着在还没有挥发的W上，灯管壁温度较低，WI₄不会分解，升高温度，正逆反应速率都加快，据此解答．

解答： 解：（1）WO₃（s）+3H₂（g） 

高温

W（s）+3H₂O（g），反应的平衡常数表达式K=

c3(H2O)

c3(H2)

，故答案为：

c3(H2O)

c3(H2)

；  
（2）某温度下反应达平衡时，H₂与水蒸气的体积比为2：3，气体体积之比等于物质的量之比
        WO₃（s）+3H₂（g） 

高温

W（s）+3H₂O（g）
起始量            5                   0 
变化量            3                   3
平衡量            2                   3
则H₂的平衡转化率=

3

5

×100%=60%，
随温度的升高，H₂与水蒸气的体积比减小，说明反应正向进行，已经平衡移动原理可知，正反应是吸热反应；
故答案为：60%；吸热；
（3）①WO₂（s）+2H₂（g）?W（s）+2H₂O（g）△H=+66.0kJ?mol^-1
②WO₂（g）+2H₂（g）?W（s）+2H₂O（g）△H=-137.9kJ?mol^-1
依据盖斯定律计算①-②得到：WO₂（s）?WO₂（g）的△H=+203.9kJ/mol；
故答案为：+203.9kJ/mol；   
（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，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．

点评：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，难度中等．