(16分)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)+3 H2(g)
W(s)+3 H2O(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,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℃ |
| 主要成分 | WO3 W2O5 WO2 W |
(4)已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g);
WO2(s)+2 H2(g)
WO2(g)+2 H2(g)
则WO2(s)
(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:
下列说法正确的有____________.
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
已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g)=FeO(s)+CO(g),其平衡常数为K1;
化学反应②:Fe(s)+H2O(g)=FeO(s)+H2(g),其平衡常数K2。
在温度973 K和1173 K情况下,K1、K2的值分别如下:
| 温度 | K1 | K2 |
| 973 K | 1.47 | 2.38 |
| 1173 K | 2.15 | 1.67 |
(2)现有反应③:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g),请你写出该反应的平衡常数K3的数学表达式:K3=____________。
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式____________。据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是____________(填“吸热”或“放热”)反应,要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有____________(填写序号)。
A.缩小反应容器容积 B.扩大反应容器容积 C.降低温度 D.升高温度
E.使用合适的催化剂 F.设法减少CO的浓度
(10分)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),
其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
| t℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
| K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K = 。
(2)该反应为 反应(选填吸热、放热)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。
a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变
c.υ正(H2)=υ逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。
(13分)碳及其化合物有广泛的用途。
(1)写出用碳棒作电极电解饱和食盐水的离子方程式: 。
(2)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
ΔH=" +131.3" kJ?mol-1,以上反应达到平衡后,在体积不变的条件下,以下措施有利于提高H2O的平衡转化率的是 。
| A.升高温度 | B.增加碳的用量 | C.加入催化剂 | D.用CO吸收剂除去CO |
| 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所 需时间/min | ||
| H2O | CO | H2 | CO | ||
| 900 | 1.0 | 2.0 | 0.4 | 1.6 | 3.0 |
(4)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g)
请回答下列问题:
①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为 ,判断依据是 。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其它条件相同,请在下图中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。
(5分)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:其化学平衡常数K与温度t的关系如下:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
| t(℃) | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
| K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(1)该反应的化学平衡常数K = 。
(2)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)800℃,固定容器的密闭容器中,放入混合物,其始浓度为c(CO) =" 0.01" mol/L, c(H2O) =" 0.03" mol/L, c(CO2) =" 0.01" mol/L,c(H2) =" 0.05" mol/L,则反应开始时,H2O的消耗速率比生成速率 __ _(填“大”、“小”或“不能确定”)。
(4) 830℃,在1L的固定容器的密闭容器中放入2 mol CO2和1 mol H2,平衡后CO2的转化率为 _____,H2的转化率为 ________。