我国是世界上最大的钨储藏国。金属钨可用于制造灯丝、超硬模具和光学仪器。在工业上常采用高温还原WO3法制取金属钨。回答下列问题:
我国是世界上最大的钨储藏国。金属钨可用于制造灯丝、超硬模具和光学仪器。在工业上常采用高温还原WO3法制取金属钨。回答下列问题:
(1)白钨矿(主要成分是CaWO4)与盐酸反应生成沉淀,灼烧沉淀即可得到WO3,上述两步反应的化学方程式为_________________、__________________。
(2)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)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
则该温度下,WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g) △H=_________,K=__________。
(3)T1℃时,将一定质量WO3和8.0gH2置于2L密闭容器中,发生反应: WO3(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:
①T1℃时,H2的平衡转化率a=_________%,反应平衡常数K=__________。
②若在4min时降低并维持温度为T2℃,则该反应的△H_______0,若在8min时缩小容器容积,则_________1.3。(填“>”“ <”或“=”)
62.5 4.6 > =
(1)盐能与酸反应,生成新酸与新盐,白钨矿(主要成分是CaWO4)与盐酸反应生成沉淀H2WO4,灼烧沉淀H2WO4即可得到WO3,化学方程式为:CaWO4+2HCl=H2WO4↓+CaCl2 ,H2WO4WO3+H2O 。(2)① WO3(s)+0.1H2(g)
WO2.9(s)+0.1H2O(g) △H1 K1,②WO2.9(s)+0.18H2(g)
WO2.72(s)+0.18H2O(g) △H2 K2,③WO2.72(s)+0.72H2(g)
WO2(s)+0.72H2O(g) △H3 K3,④WO2(s)+2H2(g)
W(s)+2H2O(g) △H4 K4,根据盖斯定律,将①+②+③+④得该温度下,WO3(s)+3H2(g)
W(s)+3H2O(g) △H=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4,k=K1K2K3K4;(3)①n(H2)=8.0g/2g·mol-1=4mol
WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g)
n始 4
n变 -x x
n平 4-x x
由图n(H2):n(H2O)=(4-x):x=0.6,x=2.5mol,T1℃时,H2的平衡转化率a=2.5/4=0.625;反应平衡常数K=1.253/0.753=4.6;②若在4min时降低并维持温度为T2℃,温度降低,平衡逆向移动,则该反应的△H>0,若在8min时缩小容器容积,平衡不移动,则=1.3。
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