Question

钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，有“光明使者”的美誉。

（1）T℃时，WO₃ 经如下的四步反应生成 W。每一步反应的焓变和平衡常数如下：

WO₃(s)+0.1H₂(g)WO_2.9(s)+0.1H₂O(g)    △H₁    K₁

WO_2.9(s)+0.18H₂(g)WO₂.₇₂(s)+0.18H₂O(g)    △H₂    K₂

WO₂.₇₂(s)+0.72H₂(g)WO₂(s)+0.72H₂O(g)    △H₃    K₃

WO₂(s)+2H₂(g)W(s)+2H₂O(g)    △H₄    K₄

则该温度下，WO₃(s)+3H₂(g)W(s)+3H₂O(g)    K=_____。

（2）T₁℃时，将 4molH₂ 和足量 WO₃ 置于 2 L 密闭容器中，发生反应：O₃(s)+3H₂(g)W(s)+3H₂O(g)

混合气体各组分物质的量之比随时间变化的关系如图所示：

①下列选项中能说明反应已经达到平衡的是_____。（填字母）

a．反应速率ν(H₂)=ν(H₂O)

b．每断裂 3molH-H 键的同时断裂 3molO-H 键

c．反应热不变

d．混合气体的密度不再改变 e．体系的压强不再改变

②反应在 2min 时达到平衡，此时 H₂ 的平衡转化率 a=_____%。

③若在 4 min 时升高并维持温度为 T₂℃，变化如图所示，则该反应的△H_____0，若在 8min 时缩小 容器容积，则n(H₂)/n(H₂O)________1.3。(填“>”“ <”或“=”)

（3）利用电解法可以从合金碳化钨(WC)废料中回收钨元素(合金中钨、碳均为单质）。电解时，用合 金碳化钨做阳极，不锈钢做阴极，盐酸溶液为电解液，阳极析出钨酸（H₂WO₄）并放出 CO₂。该阳极的电 极反应式为__________________________________。

Answer

K1K2K3K4d62.5<=WC＋6H2O－10e－=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋

【解析】

（1）①WO3(s)+0.1H2(g)WO2.9(s)+0.1H2O(g) K1

②WO2.9(s)+0.18H2(g)WO2.72(s)+0.18H2O(g) K2

③WO2.72(s)+0.72H2(g)WO2(s)+0.72H2O(g) K3

④WO2(s)+2H2(g)W(s)+2H2O(g) K4

则该温度下，①+②+③+④可得WO3(s)+3H2(g) W(s)+3H2O(g)，所以K= K1K2K3K4；故答案为：K1K2K3K4；

（2）①a．反应速率ν(H2)、ν(H2O)都是指正反应，ν(H2)=ν(H2O)不一定平衡，故a错误； b．每断裂3molH-H键的同时断裂3molO-H键，正逆反应速率比不等于系数比，不一定平衡，故b错误； c．焓变与反应方程式的系数有关，反应热不变，不一定平衡，故c错误； d．反应前后气体质量是变量、气体物质的量不变，根据 ，密度是变量，混合气体的密度不再改变一定平衡，故d正确； e．反应前后气体物质的量不变，压强是恒量，体系的压强不再改变不一定平衡，故e错误。故答案为：d；

②反应在2min时达到平衡，由坐标图可知 ，

WO3(s)+3H2(g) W(s)+3H2O(g)

始 4 0

转 x x

平 4-x x

，x=2.5；H2的平衡转化率a= ；故答案为：62.5；

③若在4min时升高并维持温度为T2℃，增大，说明平衡逆向移动，则该反应的△H<0；反应前后气体物质的量不变，若在8min时缩小容器容积，平衡不移动，所以=1.3。故答案为：< 、=；

（3）阳极碳化钨失电子发生氧化反应生成钨酸和二氧化碳，阳极反应式是WC＋6H2O－10e-=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋，故答案为：WC＋6H2O－10e－=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋。