Question

金屬鎢用途廣泛，主要用于制造硬質(zhì)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(yīng)為：WO₃ （s）+3H₂ （g） 

高溫

W （s）+3H₂O （g）
請(qǐng)回答下列問題：
（1）上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

．
（2）某溫度下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，H₂與水蒸氣的體積比為2：3，則H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

；隨溫度的升高，H₂與水蒸氣的體積比減小，則該反應(yīng)為

 

反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（3）上述總反應(yīng)過程大致分為三個(gè)階段，各階段主要成分與溫度的關(guān)系如表所示：

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

第一階段反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；假設(shè)WO₃完全轉(zhuǎn)化為W，則三個(gè)階段消耗H₂物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫，注意固體、純液體不需要寫出；
（2）由反應(yīng)方程式知，消耗的H₂與生成的水的物質(zhì)的量相等，假定H₂與水蒸氣的物質(zhì)的量分別為2mol、3mol，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；
隨溫度的升高，H₂與水蒸氣的體積比減小，說明平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，據(jù)此判斷；
（3）由表中主要成分與溫度關(guān)系可知，第一階段反應(yīng)為WO₃與H₂反應(yīng)是W₂O₅，同時(shí)還生成H₂O，配平書寫方程式；
580℃時(shí)，溫度介于550℃～600℃，固體為W₂O₅、WO₂的混合物；
根據(jù)三個(gè)階段的方程式進(jìn)行計(jì)算三個(gè)階段消耗H₂物質(zhì)的量之比．

解答： 解：（1）WO₃（s）+3H₂（g）

高溫  .

W（s）+3H₂O（g）的平衡常數(shù)k=

c3(H2O)

c3(H2)

，故答案為：

c3(H2O)

c3(H2)

；
（2）由反應(yīng)方程式知，消耗的H₂與生成的水的物質(zhì)的量相等，故H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為

3mol

2mol+3mol

×100%=60%，
升高溫度，H₂與水蒸氣的體積比減小，說明升溫時(shí)平衡向右移動(dòng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，
故答案為：60%；吸熱；
（3）由表中主要成分與溫度關(guān)系可知，第一階段反應(yīng)為WO₃與H₂反應(yīng)是W₂O₅，同時(shí)還生成H₂O，反應(yīng)方程式為2WO₃+H₂

高溫  .

W₂O₅+H₂O，580℃時(shí)，溫度介于550℃～600℃，固體為W₂O₅、WO₂的混合物；
假定有2molWO₃，由2WO₃+H₂

高溫  .

W₂O₅+H₂O、W₂O₅+H₂?

高溫  .

2WO₂+H₂O、WO₂+2H₂?

高溫  .

W+2H₂O可知，三個(gè)階段消耗的氫氣的物質(zhì)的量之比為1mol：1mol：2mol×2=1：1：4，
故答案為：2WO₃+H₂

高溫  .

W₂O₅+H₂O；1：1：4．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的書寫、化學(xué)平衡移動(dòng)原理、化學(xué)平衡計(jì)算等，題目選擇的素材比較陌生，以考查學(xué)生的能力為主，難度中等．