Question

【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）上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：

温度	25℃ ~ 550℃ ~ 600℃ ~ 700℃
主要成份	WO3 W2O5 WO2 W

第一阶段反应的化学方程式为_____________；

580℃时，固体物质的主要成分为________；假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为____________。

（4）已知：温度过高时，WO2 (s)转变为WO2 (g)；

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 ＝ ______________________。

Answer 1

【答案】 60% 吸热 2WO3+H2=W2O5+H2O W2O5和WO2 1:1:4 +203.9kJ·mol－1

【解析】（1）根据化学方程式及化学平衡常数的定义，K=。

（2）设氢气的起始体积为a，变化体积为x，列三段式：

=，解得x=0.6a，所以H2的平衡转化率为：0.6a÷a×100%=60%；温度升高，H2与水蒸气的体积比减小，说明升温平衡正向移动，正反应为吸热反应。

（3）由表中数据可知，第一阶段固体为WO3和W2O5，所以反应的化学方程式为；2WO3+H2W2O5+H2O；由表中第二阶段主要成分与温度关系可知，580℃时，固体物质的主要成分为W2O5和WO2；假设有2molWO3，根据W原子守恒，由2WO3+H2=W2O5+H2O、W2O5+H2=2WO2+H2O、WO2+2H2=W+2H2O可知，三个阶段消耗的氢气的物质的量之比为1mol：1mol：2mol×2=1：1：4。

（4）给已知中两个反应分别编号为①和②，根据盖斯定律，①-②得：WO2(s)WO2(g) ΔH＝+66.0kJ·mol-1-(-137.9kJ·mol-1)= +203.9kJ·mol-1。