题目内容
【题目】金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝。高温下,在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨,其总反应为:
WO3 (s) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (g)。请回答下列问题:
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为____________________。
(2) 某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,则H2的平衡转化率为___________;随温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)用H2还原WO2也可得到金属钨。已知:
WO2 (s) + 2H2 (g)W (s) + 2H2O (g) ΔH = +66.0 kJ·mol–1
WO2 (g) + 2H2 (g)W (s) + 2H2O (g) ΔH =-137.9 kJ·mol–1
则WO2 (s)WO2 (g) 的ΔH = ______________________。
(4)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:W (s) +2I2 (g)WI4 (g)。下列说法正确的有________(填序号)。
a.灯管内的I2可循环使用 b.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上
c.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长
d.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢
【答案】(10分)(1)K= c3(H2O)/c3(H2)(2)60% 吸热
(3)+203.9 kJ/mol(4)a、b
【解析】
试题分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的化学方程式可知,该反应的平衡常数表达式K= c3(H2O)/c3(H2)。
(2)根据化学方程式WO3 (s) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (g),氢气和水蒸气的系数相同,所以若某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,反应的氢气的体积为3,根据相同条件下,体积和物质的量成正比,则H2的平衡转化率为3mol÷5mol×100%=60%;反应达平衡时,随温度的升高, H2与水蒸气的体积比减小,这说明升高温度平衡正反应方向移动,所以正反应是吸热反应。
(3)根据盖斯定律可知,①-②即得到WO2(s)WO2(g),所以ΔH=+66kJ/mol+137.9kJ/mol=+203.9kJ/mol。
(4)该反应在不同温度下,反应进行的方向是不同的。高温下生成单质碘,而温度降低后,又消耗碘,所以灯管内的I2可循环使用,a项正确;该方程式可知,WI4在灯丝上分解,产生的W是固体,会沉积在灯丝上,b正确,c错误;升高温度,反应速率都是增大,d错误,答案选ab。