Question

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℃
主要成分	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=______。

（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)WI₄(g)。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

Answer 1

【解析】（1）化学平衡常数表达式中不出现固体和纯液体；

（2）根据氢气和水蒸气的体积比可以求出反应的氢气的体积和反应前的氢气的体积，从而可以计算氢气的转化率，氢气与水蒸气的体积比减小说明平衡正向移动；

（3）根据表格中每一个温度段的主要物质可以判断反应方程式、固体产物以及消耗氢气的量；

（4）反应1-反应2即可得目标反应；

（5）工业生产中向灯泡内充入碘单质之后，它与灯泡内壁上的钨在一定温度下反应生成碘化钨，碘化钨在灯丝上分解生成钨单质，反应体系为密闭体系，反应又是可逆反应，因此碘单质可以循环利用。

答案：（1）K=   （2）60%　吸热

（3）2WO₃+H₂W₂O₅+H₂O　W₂O₅、WO₂     1∶1∶4

（4）+203.9 kJ·mol^-1    （5）a、b