题目内容

3．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）$\stackrel{高温}{?}$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$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
（2）某温度下反应达到平衡时，H2与水蒸气的体积比为2：3，则H2的平衡转化率为60%；随着温度的升高，H2与水蒸气的体积比减小，则该反应为吸热反应（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℃
主要成分WO3    W2O5     WO2      W
第一阶段反应的化学方程式为2WO3+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$W2O5+H2O；假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为1：1：4．
（4）已知：温度过高时，WO2（s）转变为WO2（g）：
WO2（s）+2H2（g）?W（s）+2H2O （g）△H=+66.0kJ?mol-1
WO2（g）+2H2（g）?W（s）+2H2O （g）△H=-137.9kJ?mol-1
则WO2（s）?WO2（g）的△H=+203.9 kJ•mol-1．
（5）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） $?_{约3000℃}^{1400℃}$WI4 （g）．下列说法正确的有a、b．
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．

分析 （1）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比，注意固体、纯液体不需要写出；
（2）由反应方程式知，消耗的H2与生成的水的物质的量相等，假定H2与水蒸气的物质的量分别为2mol、3mol，再根据转化率定义计算；
随温度的升高，H2与水蒸气的体积比减小，说明平衡向正反应移动；
（3）由表中主要成分与温度关系可知，第一阶段反应为WO3与H2反应是W2O5，同时还生成H2O，配平书写方程式；根据三个阶段的方程式进行计算三个阶段消耗H2物质的量之比；
（4）已知：①WO2（s）+2H2（g）═W（s）+2H2O （g）△H=+66.0kJ•mol-1
②WO2（g）+2H2（g）═W（s）+2H2O （g）△H=-137.9kJ•mol-1
根据盖斯定律，①-②可得：WO2（s）═WO2（g），反应热也进行相应的运算；
（5）由化学方程式知，挥发的W与I2结合形成气态WI4，由于气体运动的结果，WI4会与还没有挥发的W接触，在高温下WI4分解生成的W附着在还没有挥发的W上，灯管壁温度较低，WI4不会分解，升高温度，正逆反应速率都加快．

解答 解：（1）WO3（s）+3H2（g）$\stackrel{高温}{?}$ W（s）+3H2O（g）的平衡常数k=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（{H}_{2}）}$，故答案为：$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
（2）由反应方程式知，消耗的H2与生成的水的物质的量相等，故H2的平衡转化率为$\frac{3mol}{2mol+3mol}$×100%=60%，
升高温度，H2与水蒸气的体积比减小，说明升温时平衡向右移动，故正反应为吸热反应，
故答案为：60%；吸热；
（3）由表中主要成分与温度关系可知，第一阶段反应为WO3与H2反应是W2O5，同时还生成H2O，反应方程式为：2WO3+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$W2O5+H2O，假定有2molWO3，由2WO3+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$W2O5+H2O、W2O5+H2?$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2WO2+H2O、WO2+2H2?$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 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，
故答案为：2WO3+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$W2O5+H2O；1：1：4；
（4）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得则WO2 （s）?WO2 （g），故△H=66.0kJ•mol-1-（-137.9kJ•mol-1）=+203.9 kJ•mol-1，
故答案为：+203.9 kJ•mol-1；
（5）由所给化学方程式知，挥发的W与I2结合形成气态WI4，由于气体运动的结果，WI4会与还没有挥发的W接触，在高温下WI4分解生成的W及I2，生成W附着在还没有挥发的W上，灯管内的I2可循环使用，故a、b对；灯管壁温度较低，WI4不会分解，故c错；升高温度，也能加快W与I2的反应速率，故d错，
故答案为：a、b．

点评 本题考查较为综合，为高频考点，题目涉及化学平衡常数的书写、反应热的计算、化学平衡移动原理、化学平衡计算等，题目选择的素材比较陌生，以考查学生的能力为主，难度中等．

练习册系列答案
相关题目

下列各组离子在指定环境中能大量共存的是

A．在c（CO32－）=0.1 mol·L－1的溶液中： K+、AlO2－、Cl－、NO3－

B．在常温下由水电离出的c（OH－）=1×10－12 mol·L－1的溶液中：Fe2+、ClO－、Na+、SO42－

C．在加入苯酚会显紫色的溶液中： NH4+、Cl－、Na+、SCN－

D．在能使蓝色石蕊试纸变红的溶液中：S2O32－、CO32－、Na+、K+

在一定条件下，RO3n-和氟气可发生如下反应：RO3n- + F2 + 2OH- == RO4- + 2F- + H2O，从而可知在RO3n-中，元素R的化合价是

A．+4 B．+5 C．+6 D．+7
11．在一个容积不变的密闭容器中，发生反应：2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）
（1）当n（NO）：n（O2）=4：1时，O2的转化率随时间的变化关系如图1所示．

①A点的逆反应速率v逆 （O2）小于B点的正反应速率v正（O2）（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②NO的平衡转化率为30%；当达到B点后往容器中再以4：1加入些NO和 O2，当达到新平衡时，则NO的百分含量小于B点NO的百分含量（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③到达B点后，下列关系正确的是ABCD．  A．容器内气体颜色不再变化  B．v正（NO）=2v正（O2）
C．气体平均摩尔质量在此条件下达到最大      D．容器内气体密度不再变化
（2）在图2和图3中出现的所有物质都为气体，分析图2和图3，可推测：
4NO（g）+3O2（g）=2N2O5（g）△H=-787kJ/mol
（3）降低温度，NO2（g）将转化为N2O4（g），以N2O4、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图4所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，Y为N2O5，有关石墨I电极反应式可表示为：N2O4+2NO3--2e-=2N2O5．
18．某课外活动小组的同学，在实验室做锌与浓硫酸的实验中，甲同学认为产生的气体是二氧化硫，而乙同学认为除二氧化硫气体外，还可能产生氢气．为了验证甲、乙两同学的判断是否正确，丙同学设计了如下图所示的实验装置，已知C装置为黑色的粉末状物质（锌与浓硫酸共热时产生的气体X，且该反应装置已略去）．

请回答：
（1）乙同学认为还可能产生氢气的离子方程式是Zn+2H+=Zn2++H2↑
（2）丙同学在安装好装置后，必不可少的一步操作是检查装置的气密性
（3）A中加入的试剂作用是检验SO2；B中加入的试剂可能是浓H2SO4，E中加入的试剂如果是碱石灰，其作用为防止空气中的水蒸气进入D中．
（4）可以证明气体X中含有氢气的实验现象：C中：黑色粉末变成红色，D中：白色粉末变成蓝色．
8．已知苯与液溴的反应是放热反应，某校学生为探究苯与液溴发生反应的原理，用如图装置进行实验．（夹持装置已略去）

根据相关知识回答下列问题：
（1）实验开始时，关闭K2，开启K1和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反应开始．则Ⅱ中的有机物所发生反应的化学方程式为：
（2）仪器A的名称为：冷凝管，Ⅳ中NaOH溶液的作用是：吸收尾气，防止污染空气；
（3）整套实验装置中能防止倒吸的装置有III和IV（填装置序号）．
（4）反应结束后，开启K2，关闭K1和分液漏斗活塞，使装置I中的水倒吸入装置Ⅱ中，这样操作的目的是吸收装置Ⅱ中的溴化氢气体，以免逸出污染空气．
（5）反应结束后，为了得到较纯净的溴苯，对Ⅱ中的溶液按下列步骤分离提纯：
①依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤．NaOH溶液洗涤的作用是：除去溴苯中溶有的HBr和Br2；
②洗涤后再干燥，即得到粗溴苯，此粗溴苯中还含有的主要杂质为苯，要进一步提纯，下列操作中必须的是C（填入正确选项前的字母）：
A、重结晶        B、过滤        C、蒸馏        D、萃取
（6）此装置是否能判断苯与溴发生的是取代反应：是，Ⅲ中的广口瓶中出现淡黄色沉淀（填“是”则写出能说明发生的是取代反应的现象，填“否”则解释其原因．）
15．（1）某同学做如图实验，以检验反应中的能量变化．

实验中发现反应后（a）中温度升高，由此可以判断（a）中反应是放热反应；
（b）中温度降低，根据能量守恒定律，（b）中反应物的总能量应该低于其生成物的总能量．
（2）下列反应：
①氢氧化钠与硫酸，②一氧化碳与氧气，③八水合氢氧化钡与氯化铵，④金属铜与硝酸银．
其中（用序号填空）：能设计成原电池的反应是②④．
12．俗话说，“陈酒老醋特别香”，其原因是酒在储存过程中生成了有香味的乙酸乙酯，在实验室里我们也可以用如图所示的装置来模拟该过程．请回答下列问题：
（1）浓硫酸的作用是：①催化剂②吸水剂．
（2）装置中通蒸气的导管只能插到饱和碳酸钠溶液的液面处，不能插入溶液中，目的防止倒吸，长导管的作用是将反应生成的乙酸乙酯蒸气冷凝．
（3）若要把制得的乙酸乙酯分离出来，应采用的实验操作是分液．
（4）进行该实验时，最好向试管甲中加入几块碎瓷片，其目的是防止暴沸．
（5）实验室可用乙醇来制取乙烯，将生成的乙烯通入溴的四氯化碳溶液，反应后生成物的结构简式是．
（6）生成乙酸乙酯的反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，反应一段时间后，就达到了该反应的限度，即达到化学平衡状态．下列描述能说明该反应已达到化学平衡状态的是②④⑤（填序号）．
①单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol水
②单位时间里，生成1mol乙酸乙酯，同时生成1mol乙酸
③单位时间里，消耗1mol乙醇，同时消耗1mol乙酸
④正反应的速率与逆反应的速率相等
⑤混合物中各物质的浓度不再变化．
10．Cr是一种银白色金属，化学性质稳定，以+3和+6价为常见价态．工业上以铬铁矿（主要成分为FeO•Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料生产金属铬和重铬酸钠Na2Cr2O7•2H2O（已知Na2Cr2O7是一种强氧化剂），其主要工艺流程如图1：

查阅资料：
常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将Cr3+转化为CrO42-
（1）工业上常采用热还原法制备金属铬，写出以Cr2O3为原料，利用铝热反应制取金属铬的化学方程式Cr2O3+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cr+Al2O3．
（2）酸化滤液D时，用硫酸而不选用盐酸，可能的原因是Cr2O72-会氧化盐酸生成氯气，造成污染．
（3）固体E的主要成分是Na2SO4，根据图2分析操作a为蒸发结晶、趁热过滤．
（4）已知含+6价铬的污水会污染环境．电镀厂产生的镀铜废水中往往含有一定量的Cr2O72-，处理该废水常用还原沉淀法，具体流程如下：
含Cr2O${\;}_{7}^{2-}$的废水$→_{加入Na_{2}S_{2}O_{3}溶液}^{调节PH至2•3}$含Cr3+的废水$→_{控制pH}^{加入NaOH溶液}$Cr（OH）3沉淀
①Cr（OH）3的化学性质与Al（OH）3相似．在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，是因为Cr（OH）3+OH-=CrO2-+2H2O；（用离子方程式表示）
②下列溶液中可以代替上述流程中Na2S2O3溶液的是D（填选项序号）；
A．FeSO4溶液      B．浓H2SO4     C．酸性KMnO4溶液      D．Na2SO3溶液
③上述流程中，每消耗0.1molNa2S2O3转移0.8mole-，则加入Na2S2O3溶液时发生反应的离子方程式为3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O．

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