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，其總反應為：WO₃（s）+3H₂（g）

高溫

 W（s）+3H₂O（g）
請回答下列問題：
（1）上述反應的化學平衡常數(shù)表達式為

 

．
（2）某溫度下反應達平衡時，H₂與水蒸氣的體積比為3：5，則H₂的平衡轉(zhuǎn)化率

 

．
（3）上述總反應過程大致分為三個階段，各階段主要成分與溫度的關(guān)系如表所示：

溫度	25℃～550℃～600℃～700℃
主要成份	WO3    W2O5    WO2    W

500℃時，固體物質(zhì)的主要成分為

 

；第二階段反應的化學方程式為

 

；假設(shè)WO₃完全轉(zhuǎn)化為W，則三個階段消耗H₂物質(zhì)的量之比為

 

．
（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）

1400℃

約3000℃

WI₄ （g）．下列說法正確的有

 

a．燈管內(nèi)的I₂可循環(huán)使用
b．WI₄在燈管壁上分解，使燈管的壽命延長
c．WI₄在燈絲上分解，產(chǎn)生的W又沉積在燈絲上
d．接通電源后，WI₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率減慢．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(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3mol、5mol，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計算；
（3）500℃時，溫度介于25℃～550℃，固體為WO₃；
由表中主要成分與溫度關(guān)系可知，第二階段反應為W₂O₅與H₂反應生成WO₂，同時還生成H₂O，配平書寫方程式；
根據(jù)三個階段的方程式進行計算三個階段消耗H₂物質(zhì)的量之比；
（4）由化學方程式知，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，正逆反應速率都加快，據(jù)此解答．

解答： 解：（1）WO₃（s）+3H₂（g） W（s）+3H₂O（g）的平衡常數(shù)K=

c3(H2O)

c3(H2)

，故答案為：K=

c3(H2O)

c3(H2)

；
（2）由反應方程式知，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

5mol

5mol+3mol

×100%=62.5%，
故答案為：62.5%；
（3）500℃時，溫度介于25℃～550℃，固體為WO₃；
由表中主要成分與溫度關(guān)系可知，第二階段反應為W₂O₅與H₂反應生成WO₂，同時還生成H₂O，反應方程式為：W₂O₅+H₂=2WO₂+H₂O；假定有2molWO₃，由2WO₃+H₂

高溫  .

W₂O₅+H₂O、W₂O₅+H₂?

高溫  .

2WO₂+H₂O、WO₂+2H₂

高溫  .

?W+2H₂O可知，三個階段消耗的氫氣的物質(zhì)的量之比為1mol：1mol：2mol×2=1：1：4，
故答案為：WO₃；W₂O₅+H₂=2WO₂+H₂O；1：1：4；
（4）由所給化學方程式知，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、c對；燈管壁溫度較低，WI₄不會分解，故b錯；升高溫度，也能加快W與I₂的反應速率，故d錯，
故答案為：a、c．

點評：本題考查化學平衡常數(shù)的書寫、反應熱的計算、化學平衡移動原理、化學平衡計算等，題目選擇的素材比較陌生，以考查學生的能力為主，難度中等．