Question

（16分）金屬鎢用途廣泛，主要用于制造硬質或耐高溫的合金，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）+3 H₂（g） W（s）+3 H₂O（g）

請回答下列問題：

（1）上述反應的化學平衡常數表達式為                    

（2）某溫度下反應達平衡時，隨溫度的升高， H₂與水蒸氣的體積比減小，則該反應為_____________反應(填 吸熱或放熱)

（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系如下表所示：

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

第一階段反應的化學方程式為___________________________________________；580℃時，固體物質的主要成分為______       _________；,

（4）已知：溫度過高時，WO₂（s）轉變?yōu)閃O₂（g）；

WO₂（s）+2 H₂（g） W（s）+2H₂O（g） ΔH＝+66 kJ·mol^-1

WO₂（g）+2 H₂（g） W（s）+2H₂O（g） ΔH＝ —137.9 kJ·mol^-1

則WO₂（s） WO₂（g）的ΔH＝_____   _______.

（5）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：

下列說法正確的有____________.

A．燈管內的I₂可循環(huán)使用

B．WI₄在燈絲上分解，產生的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

【答案】

⑴K＝c³(H₂O)/c³(H₂) ⑵吸熱  ⑶2WO₃+H₂W₂O₅+H₂O； W₂O₅ , WO₂

⑷ +203.9KJ/mol ⑸AB

【解析】

試題分析：（1）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據反應的化學方程式可知，該反應的平衡常數表達式K＝c³(H₂O)/c³(H₂)。

（2）反應達平衡時，隨溫度的升高， H₂與水蒸氣的體積比減小，這說明升高溫度平衡正反應方向移動，所以正反應是吸熱反應。

（3）根據表中數據可知，第一階段的生成物是W₂O₅，所以反應的化學方程式是2WO₃＋H₂W₂O₅＋H₂O。同樣根據表中的數據可知，580℃時，固體物質的主要成分為W₂O₅和 WO₂。

（4）根據蓋斯定律可知，①－②即得到WO₂（s） WO₂（g），所以ΔH＝＋66kJ/mol＋137.9kJ/mol＝＋203.9kJ/mol。

（5）該反應在不同溫度下，反應進行的方向是不同的。高溫下生成單質碘，而溫度降低后，又消耗碘，所以燈管內的I₂可循環(huán)使用，A正確；該方程式可知，WI₄在燈絲上分解，產生的W是該題，會沉積在燈絲上，B正確，則C不正確；升高溫度，反應速率都是增大，D不正確，答案選AB。

考點：考查平衡常數、反應熱的判斷、蓋斯定律的應用以及外界條件對平衡狀態(tài)的反應速率的影響

點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題基礎性強，設計新穎。注重考查學生分析問題、解決問題的能力。該題在書寫平衡常數的表達式時需要特別是注意物質的狀態(tài)，不同有利于培養(yǎng)學生的靈活應變能力以及嚴謹的邏輯思維能力。