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)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3：5，則H₂的平衡轉(zhuǎn)化率

 

．
（3）上述總反應(yīng)過(guò)程大致分為三個(gè)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(shí)，固體物質(zhì)的主要成分為

 

；第二階段反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；假設(shè)WO₃完全轉(zhuǎn)化為W，則三個(gè)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(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在燈管壁上分解，使燈管的壽命延長(zhǎng)
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(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

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(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)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3mol、5mol，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；
（3）500℃時(shí)，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(yīng)為W₂O₅與H₂反應(yīng)生成WO₂，同時(shí)還生成H₂O，配平書寫方程式；
根據(jù)三個(gè)階段的方程式進(jìn)行計(jì)算三個(gè)階段消耗H₂物質(zhì)的量之比；
（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(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．

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(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

5mol

5mol+3mol

×100%=62.5%，
故答案為：62.5%；
（3）500℃時(shí)，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(yīng)為W₂O₅與H₂反應(yīng)生成WO₂，同時(shí)還生成H₂O，反應(yīng)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(gè)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(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、c對(duì)；燈管壁溫度較低，WI₄不會(huì)分解，故b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：a、c．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的書寫、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．