Question

【題目】鎢是我國豐產元素，是熔點最高的金屬，廣泛用于拉制燈泡的燈絲，有“光明使者”的美譽。

（1）T℃時，WO3 經如下的四步反應生成 W。每一步反應的焓變和平衡常數如下：

WO3(s)+0.1H2(g)WO2.9(s)+0.1H2O(g) △H1 K1

WO2.9(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

則該溫度下，WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g) K=_____。

（2）T1℃時，將 4molH2 和足量 WO3 置于 2 L 密閉容器中，發生反應：O3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g)

混合氣體各組分物質的量之比隨時間變化的關系如圖所示：

①下列選項中能說明反應已經達到平衡的是_____。（填字母）

a．反應速率ν(H2)=ν(H2O)

b．每斷裂 3molH-H 鍵的同時斷裂 3molO-H 鍵

c．反應熱不變

d．混合氣體的密度不再改變 e．體系的壓強不再改變

②反應在 2min 時達到平衡，此時 H2 的平衡轉化率 a=_____%。

③若在 4 min 時升高并維持溫度為 T2℃，變化如圖所示，則該反應的△H_____0，若在 8min 時縮小 容器容積，則n(H2)/n(H2O)________1.3。(填“>”“ <”或“=”)

（3）利用電解法可以從合金碳化鎢(WC)廢料中回收鎢元素(合金中鎢、碳均為單質）。電解時，用合 金碳化鎢做陽極，不銹鋼做陰極，鹽酸溶液為電解液，陽極析出鎢酸（H2WO4）并放出 CO2。該陽極的電 極反應式為__________________________________。

Answer 1

【答案】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

則該溫度下，①+②+③+④可得WO3(s)+3H2(g) W(s)+3H2O(g)，所以K= K1K2K3K4；故答案為：K1K2K3K4；

（2）①a．反應速率ν(H2)、ν(H2O)都是指正反應，ν(H2)=ν(H2O)不一定平衡，故a錯誤； b．每斷裂3molH-H鍵的同時斷裂3molO-H鍵，正逆反應速率比不等于系數比，不一定平衡，故b錯誤； c．焓變與反應方程式的系數有關，反應熱不變，不一定平衡，故c錯誤； d．反應前后氣體質量是變量、氣體物質的量不變，根據 ，密度是變量，混合氣體的密度不再改變一定平衡，故d正確； e．反應前后氣體物質的量不變，壓強是恒量，體系的壓強不再改變不一定平衡，故e錯誤。故答案為：d；

②反應在2min時達到平衡，由坐標圖可知 ，

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

始 4 0

轉 x x

平 4-x x

，x=2.5；H2的平衡轉化率a= ；故答案為：62.5；

③若在4min時升高并維持溫度為T2℃，增大，說明平衡逆向移動，則該反應的△H<0；反應前后氣體物質的量不變，若在8min時縮小容器容積，平衡不移動，所以=1.3。故答案為：< 、=；

（3）陽極碳化鎢失電子發生氧化反應生成鎢酸和二氧化碳，陽極反應式是WC＋6H2O－10e-=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋，故答案為：WC＋6H2O－10e－=H2WO4↓＋CO2↑＋10H＋。