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）        
請回答下列問題：
（1）在一定溫度下進(jìn)行上述反應(yīng)，若反應(yīng)容器的容積為0.5L，2min后達(dá)到平衡，測得固體的質(zhì)量減少了4.80g，則H₂的平均反應(yīng)速率

0.3 mol/（L?min）

；該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c3(H2O)

c3(H2)

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

60%

；隨溫度的升高，H₂與水蒸氣的體積比減小，則該反應(yīng)為

正反應(yīng)吸熱

（填“吸熱”或“放熱”） 反應(yīng)．
（3）一定溫度下，在密閉恒容的容器中，能表示上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

CD

．
A．混合氣體的總壓強(qiáng)保持不變       B．v_正（H₂0）=v_正（H₂）
C．混合氣體的密度保持不變         D． 混合氣體的平均式量保持不變
（4）鎢絲燈管中的W在使用過程中緩慢揮發(fā)，使燈絲變細(xì)，加入I₂可延長燈管的使用壽命，其工作原理為：W （s）+2I₂ （g） 

1400℃

約3000℃

WI₄ （g）．下列說法正確的有

BD

．
A．溫度升高時，WI₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率減慢
B．WI₄在燈絲上分解，產(chǎn)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．燈管內(nèi)的I₂可循環(huán)使用．

Answer 1

分析：（1）反應(yīng)容器的容積為0.5L，2min后達(dá)到平衡，測得固體的質(zhì)量減少了4.80g，依據(jù)化學(xué)方程式的固體質(zhì)量變化計(jì)算反應(yīng)氫氣物質(zhì)的量，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算，根據(jù)平衡常數(shù)概念寫出表達(dá)式，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）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，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，據(jù)此判斷；
（3）化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的依據(jù)正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變，依據(jù)選項(xiàng)分析；
（4）由化學(xué)方程式知，揮發(fā)的W與I₂結(jié)合形成氣態(tài)WI₄，由于氣體運(yùn)動的結(jié)果，WI₄會與還沒有揮發(fā)的W接觸，在高溫下WI₄分解生成的W附著在還沒有揮發(fā)的W上，燈管壁溫度較低，WI₄不會分解，升高溫度，正逆反應(yīng)速率都加快，據(jù)此解答．

解答：解：（1）WO₃（s）+3H₂（g）

高溫  .

W（s）+3H₂O（g）反應(yīng)前后固體質(zhì)量減小48g時，反應(yīng)的氫氣為3mol，若反應(yīng)容器的容積為0.5L，2min后達(dá)到平衡，測得固體的質(zhì)量減少了4.80g，反應(yīng)的氫氣為0.3mol，則H₂的平均反應(yīng)速率=

0.3mol 0.5L

2min

=0.3mol/L?min，反應(yīng)的平衡常數(shù)k=

c3(H2O)

c3(H2)

；
故答案為：0.3mol/L?min；

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，說明升溫時平衡向右移動，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
故答案為：60%，吸熱；
（3）WO₃（s）+3H₂（g）

高溫  .

W（s）+3H₂O（g）
A．反應(yīng)前后氣體體積不變，混合氣體的總壓強(qiáng)保持不變，故A不符合；
B．v_正（H₂0）=v_正（H₂），只能說明反應(yīng)正向進(jìn)行時氫氣和水的反應(yīng)速率相同，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B不符合；
C．反應(yīng)前后氣體體積不變，但氣體質(zhì)量發(fā)生時改變，混合氣體的密度保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C符合；
D． 混合氣體反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，混合氣體的平均式量保持不變，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D符合；
故選CD．
（4）A、升高溫度，也能加快W與I₂的反應(yīng)速率，故A錯；
B、由所給化學(xué)方程式知，揮發(fā)的W與I₂結(jié)合形成氣態(tài)WI₄，由于氣體運(yùn)動的結(jié)果，WI₄會與還沒有揮發(fā)的W接觸，在高溫下WI₄分解生成的W及I₂，生成W附著在還沒有揮發(fā)的W上，故B正確；
C、燈管壁溫度較低，WI₄不會分解，故C錯；
D、由所給化學(xué)方程式知，揮發(fā)的W與I₂結(jié)合形成氣態(tài)WI₄，由于氣體運(yùn)動的結(jié)果，WI₄會與還沒有揮發(fā)的W接觸，在高溫下WI₄分解生成的W及I₂，生成W附著在還沒有揮發(fā)的W上，燈管內(nèi)的I₂可循環(huán)使用，故D正確；
故答案為：BD．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的書寫、反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)平衡移動原理、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．