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(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

 

．
（2）某溫度下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，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）鎢絲燈管中的W在使用過(guò)程中緩慢揮發(fā)，使燈絲變細(xì)，加入I₂可延長(zhǎng)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(shuō)法正確的有

 

．
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(zhǎng)
d．溫度升高時(shí)，WI₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率減慢
（4）已知：溫度過(guò)高時(shí)，WO₂（s）轉(zhuǎn)變?yōu)閃O₂（g）；
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=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,熱化學(xué)方程式

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)概念書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)表達(dá)式，固體不寫(xiě)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(jì)算平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量，結(jié)合轉(zhuǎn)化率=

消耗量

起始量

×100%計(jì)算，隨溫度的升高，H₂與水蒸氣的體積比減小，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
（3）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(yùn)動(dòng)的結(jié)果，WI₄會(huì)與還沒(méi)有揮發(fā)的W接觸，在高溫下WI₄分解生成的W附著在還沒(méi)有揮發(fā)的W上，燈管壁溫度較低，WI₄不會(huì)分解，升高溫度，正逆反應(yīng)速率都加快，據(jù)此解答；
（4）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需讓化學(xué)方程式．

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(shí)，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(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行，已經(jīng)平衡移動(dòng)原理可知，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
故答案為：60%；吸熱；  
（3）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(yùn)動(dòng)的結(jié)果，WI₄會(huì)與還沒(méi)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(méi)有揮發(fā)的W上，燈管內(nèi)的I₂可循環(huán)使用，故a、b對(duì)；燈管壁溫度較低，WI₄不會(huì)分解，故c錯(cuò)；升高溫度，也能加快W與I₂的反應(yīng)速率，故d錯(cuò)，
故答案為：ab；
（4）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(jì)算①-②得到：WO₂（s）?WO₂（g）的△H=+203.9kJ/mol；
故答案為：+203.9kJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的書(shū)寫(xiě)、反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)原理、化學(xué)平衡計(jì)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．