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，其總反應為：
WO₃（s）+3H₂（g）$\stackrel{高溫}{?}$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$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
（2）某溫度下反應達平衡時，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，則該反應為反應吸熱（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，說明平衡向正反應移動，據(jù)此判斷；
（3）觀察所給三個熱化學方程式知，用前一個已知熱化學方程式減去后一個已知熱化學方程式就可以得到WO₂（s）?WO2（g），反應熱也進行相應的運算；
（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）$\stackrel{高溫}{?}$ 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，故正反應為吸熱反應，
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，為高考常見題型，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．