Question

【題目】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) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (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，H2與水蒸氣的體積比為2:3，則H2的平衡轉化率為___________；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）用H2還原WO2也可得到金屬鎢。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

則WO2 (s)WO2 (g) 的ΔH = ______________________。

（4）鎢絲燈管中的W在使用過程中緩慢揮發，使燈絲變細，加入I2可延長燈管的使用壽命，其工作原理為：W (s) +2I2 (g)WI4 (g)。下列說法正確的有________（填序號）。

a．燈管內的I2可循環使用 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】（10分）（1）K= c3(H2O)/c3(H2)（2）60% 吸熱

（3）+203.9 kJ/mol（4）a、b

【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）根據化學方程式WO3 (s) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (g)，氫氣和水蒸氣的系數相同，所以若某溫度下反應達平衡時，H2與水蒸氣的體積比為2:3，反應的氫氣的體積為3，根據相同條件下，體積和物質的量成正比，則H2的平衡轉化率為3mol÷5mol×100%=60%；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。

（4）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可循環使用，a項正確；該方程式可知，WI4在燈絲上分解，產生的W是固體，會沉積在燈絲上，b正確，c錯誤；升高溫度，反應速率都是增大，d錯誤，答案選ab。