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3:5，则H₂的平衡转化率                  。

（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℃
主要成份	WO3      W2O5      WO2        W

500℃时，固体物质的主要成分为                                         ；

第二阶段反应的化学方程式为                                            ；

假设WO₃完全转化为W，则三个阶段消耗H₂物质的量之比为                。

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在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长

C．WI₄在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上   

D．接通电源后，WI₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率减慢

Answer

(1)

(2)62.5%

(3)WO3、W2O5 W2O5+H22WO2+H2O 1∶1∶4

(4)A、C

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各生成物浓度幂指数的乘积与各反应物浓度幂指数的乘积的比。对该反应来说，。（2）根据反应方程式可知每产生3mol的H2O，则消耗3mol的H2。若某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为3:5，消耗的H2是5mol.所以H2的平衡转化率为5÷(5＋3)×100%=62.5%。（3）根据表格中的物质与温度的关系可知：在500℃时，固体物质的主要成分为WO3、W2O5。在在第一个阶段发生的反应为：2WO3 (s) +H2 (g) W2O5 (s) + H2O (g)；在第二阶段反应的化学方程式为W2O5+H22WO2+H2O；在第三个阶段发生的反应为WO2+2H22W+2H2O。若WO3完全转化为W，假设开始有2mol的WO3，则在三个阶段消耗H2物质的量之比为1:1:4。（4）A．在1400℃左右，平衡正向移动；在约3000℃左右，平衡逆向移动。因此在灯管内的I2可循环使用。正确。B．WI4在灯管壁上分解，减少生成物的浓度，平衡正向移动，使灯管的寿命缩短。错误。C．WI4在灯丝上分解，分解产生的W及I2又沉积在灯丝上。正确。D．接通电源后，电能转化为热能，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率也加快。错误。

考点：考查化学平衡常数的表达式、化学平衡移动及物质的转化率的计算的知识。