Question

10．金屬鎢用途廣泛，主要用于制造硬質(zhì)或耐高溫的合金，以及燈泡的燈絲．高溫下，在密閉容器中用H₂還原WO₃可得到金屬鎢，其總反應(yīng)為：
WO₃（s）+3H₂（g）$\stackrel{高溫}{?}$W（s）+3H₂O（g）
請回答下列問題：
（1）上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
（2）某溫度下反應(yīng)達平衡時，H₂與水蒸氣的體積比為2：3，則H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為60%；隨溫度的升高，H₂與水蒸氣的體積比減小，則該反應(yīng)為反應(yīng)吸熱（填“吸熱”或“放熱”）．
（3）用H₂還原WO₂也可以得到金屬鎢．已知：
WO₂（s）+2H₂（g）═W（s）+2H₂O（g）；△H=+66.0kJ•mol-1
WO₂（g）+2H₂═W（s）+2H₂O（g）；△H=-137.9kJ•mol-1
則WO₂（s）═WO₂（g）的△H=+203.9 kJ•mol^-1．
（4）鎢絲燈管中的W在使用過程中緩慢揮發(fā)，使燈絲變細，加入I₂可延長燈管的使用壽命，其工作原理為：
W（s）+2I₂（g）$?_{約3000℃}^{1400℃}$WI₄（g）．
下列說法正確的有a、b．
a．燈管內(nèi)的I₂可循環(huán)使用
b．WI₄在燈絲上分解，產(chǎn)生的W又沉積在燈絲上
c．WI₄在燈管壁上分解，使燈管的壽命延長
d．溫度升高時，WI₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率減慢．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫，注意固體、純液體不需要寫出；
（2）由反應(yīng)方程式知，消耗的H₂與生成的水的物質(zhì)的量相等，假定H₂與水蒸氣的物質(zhì)的量分別為2mol、3mol，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計算；
隨溫度的升高，H₂與水蒸氣的體積比減小，說明平衡向正反應(yīng)移動，據(jù)此判斷；
（3）觀察所給三個熱化學(xué)方程式知，用前一個已知熱化學(xué)方程式減去后一個已知熱化學(xué)方程式就可以得到WO₂（s）?WO2（g），反應(yīng)熱也進行相應(yīng)的運算；
（4）由化學(xué)方程式知，揮發(fā)的W與I₂結(jié)合形成氣態(tài)WI₄，由于氣體運動的結(jié)果，WI₄會與還沒有揮發(fā)的W接觸，在高溫下WI₄分解生成的W附著在還沒有揮發(fā)的W上，燈管壁溫度較低，WI₄不會分解，升高溫度，正逆反應(yīng)速率都加快，據(jù)此解答．

解答 解：（1）WO₃（s）+3H₂（g）$\stackrel{高溫}{?}$ W（s）+3H₂O（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（{H}_{2}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
（2）由反應(yīng)方程式知，消耗的H₂與生成的水的物質(zhì)的量相等，故H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{3mol}{2mol+3mol}$×100%=60%，
升高溫度，H₂與水蒸氣的體積比減小，說明升溫時平衡向右移動，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，
故答案為：60%；吸熱；
（3）已知：①WO₂ （s）+2H₂ （g）?W （s）+2H₂O （g）；△H=+66.0kJ•mol^-1
②WO₂ （g）+2H₂?W （s）+2H₂O （g）；△H=-137.9kJ•mol^-1
①-②得則WO₂ （s）?WO₂ （g），故△H=66.0kJ•mol^-1-（-137.9kJ•mol^-1）=+203.9 kJ•mol^-1，
故答案為：+203.9 kJ•mol^-1；
（4）由所給化學(xué)方程式知，揮發(fā)的W與I₂結(jié)合形成氣態(tài)WI₄，由于氣體運動的結(jié)果，WI₄會與還沒有揮發(fā)的W接觸，在高溫下WI₄分解生成的W及I₂，生成W附著在還沒有揮發(fā)的W上，燈管內(nèi)的I₂可循環(huán)使用，故a、b對；燈管壁溫度較低，WI₄不會分解，故c錯；升高溫度，也能加快W與I₂的反應(yīng)速率，故d錯，
故答案為：a、b．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡常數(shù)的書寫、反應(yīng)熱的計算、化學(xué)平衡移動原理、化學(xué)平衡計算等，為高考常見題型，題目選擇的素材比較陌生，以考查學(xué)生的能力為主，難度中等．