Question

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） 

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(dá)式為

 

．
（2）某溫度下反應(yīng)達(dá)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

 

；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)（填“吸熱”或“放熱”）．
（3）用H₂還原WO₂也可得到金屬鎢．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
則WO₂（s）?WO₂（g）的△H=

 

．
（4）鎢絲燈管中的W在使用過程中緩慢揮發(fā)，使燈絲變細(xì)，加入I₂可延長燈管的使用壽命，其工作原理為：
W（s）+2I₂（g）

1400℃

約3000℃

WI₄（g）．下列說法正確的有

 

（填序號）．
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

考點：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)概念書寫平衡常數(shù)表達(dá)式，固體不寫入表達(dá)式；
（2）體積比等于氣體物質(zhì)的量之比，依據(jù)化學(xué)平衡計算平衡時氣體物質(zhì)的量，結(jié)合轉(zhuǎn)化率=

消耗量

起始量

×100%計算，隨溫度的升高，H₂與水蒸氣的體積比減小，說明平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
（3）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算所需讓化學(xué)方程式；
（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） 

高溫

W（s）+3H₂O（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c3(H2O)

c3(H2)

，故答案為：

c3(H2O)

c3(H2)

；  
（2）某溫度下反應(yīng)達(dá)平衡時，H₂與水蒸氣的體積比為2：3，氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比
        WO₃（s）+3H₂（g） 

高溫

W（s）+3H₂O（g）
起始量            5                   0 
變化量            3                   3
平衡量            2                   3
則H₂的平衡轉(zhuǎn)化率=

3

5

×100%=60%，
隨溫度的升高，H₂與水蒸氣的體積比減小，說明反應(yīng)正向進(jìn)行，已經(jīng)平衡移動原理可知，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
故答案為：60%；吸熱；
（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
依據(jù)蓋斯定律計算①-②得到：WO₂（s）?WO₂（g）的△H=+203.9kJ/mol；
故答案為：+203.9kJ/mol；   
（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，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．