Question

【題目】中國是世界上最大的鎢儲(chǔ)藏國，超細(xì)鎢粉是生產(chǎn)硬質(zhì)合金所必須的原料。

（1）工業(yè)上可以采用鋁熱還原法生產(chǎn)鎢鐵合金，已知：

①WO3(s)+2Al(s)=W(s)+Al2O3(s) H1

②3Fe3O4(s)+8Al(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s) H2

則四氧化三鐵與鎢反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___(反應(yīng)熱寫為H3并用含△H1、AH2的代數(shù)式表示)；在反應(yīng)②中若有0.1molFe3O4參加反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移電子___mol。

（2）自然界中鎢主要存在于黑鎢礦中(主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽)，從中制備出黃鎢(WO3)后再用H2逐級(jí)還原：WO3→WO2.90→WO2.72→WO2→W，總反應(yīng)為3H2(g)+WO3(s)W(s)+3H2O(g) H，實(shí)驗(yàn)測得一定條件下平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)曲線如圖所示：

①由圖可知，該反應(yīng)的H____(填“>”或“<”)0；a點(diǎn)處的v正___v逆(填“>”“<”或“=”)。

②如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中達(dá)到平衡，下列說法錯(cuò)誤的是__(填序號(hào))。

A.v正(H2)=v逆(H2O)

B.加入WO3，則H2的轉(zhuǎn)化率增大

C.容器內(nèi)氣體的密度不變時(shí)，一定達(dá)到平衡狀態(tài)

D.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，一定達(dá)到平衡狀態(tài)

③由圖可知900K，氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率為__，Kp(900K)=____(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，已知：平衡分壓=p總×氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

④已知在高溫下，氧化鎢會(huì)與水蒸氣反應(yīng)生成一種揮發(fā)性極強(qiáng)的水鎢化合物WO2(OH)2，因此在反應(yīng)中要適當(dāng)加快氫氣的流速，原因是__。

Answer 1

【答案】3Fe3O4(s)＋4W(s)=9Fe(s)＋4WO3(s) △H3=△H2-4△H1 0.8 > > BD 75% 27 加快氫氣的流速可以脫除氫氣中的水蒸汽，提高鎢的產(chǎn)率

【解析】

（1）①WO3(s)+2Al(s)=W(s)+Al2O3(s) H1

②3Fe3O4(s)+8Al(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s) H2

由蓋斯定律：①-②×4，則四氧化三鐵與鎢反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3Fe3O4(s)＋4W(s)=9Fe(s)＋4WO3(s) △H3=△H2-4△H1(反應(yīng)熱寫為H3并用含△H1、AH2的代數(shù)式表示)；在反應(yīng)②中若有0.1molFe3O4參加反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移電子 ×3×0.1mol=0.8mol。故答案為：3Fe3O4(s)＋4W(s)=9Fe(s)＋4WO3(s) △H3=△H2-4△H1；0.8；

（2）①由圖可知，3H2(g)+WO3(s)W(s)+3H2O(g) 隨溫度升高，氫氣的體積分?jǐn)?shù)減小，平衡正向進(jìn)行，正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，該反應(yīng)的H>0；a點(diǎn)要達(dá)平衡狀態(tài)，氫的體積分?jǐn)?shù)要減小，反應(yīng)正向進(jìn)行，a點(diǎn)處的v正>v逆 。故答案為：>；>；

②如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中達(dá)到平衡，

A．氫氣消耗的速率與水消耗的速率相等，v正(H2)=v逆(H2O)，故A正確；

B．WO3是固體，加入WO3，則H2的轉(zhuǎn)化率不變，故B錯(cuò)誤；

C．反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不同，容器內(nèi)氣體的密度不變時(shí)，一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；

D．反應(yīng)前后氣體的體積不變，容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；

故答案為：BD；

③由圖可知900K，M點(diǎn)時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)為25%，設(shè)氫氣的起始量為3mol，轉(zhuǎn)化率為x，氫氣的變化量為3xmol，列出三段式：

則有 ，x=0.75，氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率為75%；

平衡常數(shù)可用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，氣體分壓=氣體總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。水蒸汽的分壓為p總×0.75，氫氣的分壓為p總×0.25，Kp(900K)= =27。故答案為：75%；27；

④在高溫下，氧化鎢會(huì)與水蒸氣反應(yīng)生成一種揮發(fā)性極強(qiáng)的水鎢化合物WO2(OH)2，因此在反應(yīng)中要適當(dāng)加快氫氣的流速，原因是加快氫氣的流速可以脫除氫氣中的水蒸汽，提高鎢的產(chǎn)率。故答案為：加快氫氣的流速可以脫除氫氣中的水蒸汽，提高鎢的產(chǎn)率。