Question

9．磷及其化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)．請(qǐng)回答下列問題：
（1）少量CO的存在會(huì)引起生產(chǎn)中催化劑中毒，常用SO₂氧化CO，本身被還原為S．
已知：①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO （g）△H₁=-l26.4kJ•mol^-1
②③C（s）+O₂ （g）═CO₂ （g）△H₂=-393.5kJ•mol^-1
@S（s）+O₂（g）═SO₂ （g）△H₃=-296.8kJ•mol^-1
則SO₂氧化CO的熱化學(xué)反應(yīng)方程式SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-237.4kJ•mol^-1．
（2）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．

①CO轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示，該反應(yīng)△H＜0 （填“＞”或“＜”）
圖2中曲線I、II、III對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K₁、K₂、K₃，則它們的大小關(guān)系為K₁＞K₂＞K₃．測(cè)得B（x，60）點(diǎn)氫氣的轉(zhuǎn)化率為40%，則x=3．
②一定務(wù)件下，將2molCO和2molH₂置于容枳為2L固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平街時(shí)，CO與H₂體積之比為2：1，則平衡常數(shù)K=4.5L²•mol^-2．
（3）處理高濃度乙醛廢水的原理：2CH₃CHO+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$CH₃CH₂OH+CH₃COOH．使用惰性電極電解，以一定濃度的CH₃CHO-Na₂SO₄溶液為電解貭溶液模擬工業(yè)處理，其裝置如圖3所示：
①電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產(chǎn)生無色氣體，陽極電極反應(yīng)分別：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O；CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺．
②在實(shí)際處現(xiàn)過程中，陰極區(qū)乙醛的去除率可達(dá)60%．若在兩極區(qū)分別注入lm³乙醛的含量為300mg•L^-1的廢水，可得到乙醇0.19kg（結(jié)果保留2位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-126.4kJ/mol
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-393.5kJ•mol^-1
③S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₃=-296.8kJ•mol^-1
由蓋斯定律計(jì)算②×2-①×2-③SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）；
（2）①由圖可知，溫度越高，一氧化碳轉(zhuǎn)化率越小，升溫平衡逆向進(jìn)行，K與溫度有關(guān)；設(shè)起始量氫氣為x，一氧化碳物質(zhì)的量為y；
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
y       x          0
0.6y   0.4x       
則0.6y：0.4x=1：2；
②一定條件下，將2mol CO和2mol H₂置于容積為2L固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，設(shè)消耗一氧化碳濃度為x，
則                     CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L） 1               1             0
變化量（mol/L） x               2x            x
平衡量（mol/L）1-x            1-2x           x
反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO與H₂體積之比為2：1，以此計(jì)算x，結(jié)合K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比計(jì)算；
（3）①電解過程中，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以陽極上乙醛和氫氧根離子放電；
②設(shè)生成乙醇的質(zhì)量是x，廢水中乙醛的質(zhì)量為1m³×0.3Kg/m³=0.3Kg，乙醛的去除率為60%，則反應(yīng)的乙醛為0.18Kg，結(jié)合CH₃CHO+2e^-+2H₂O═CH₃CH₂OH+2OH^-計(jì)算．

解答 解：（1）由①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-126.4kJ/mol
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-393.5kJ•mol^-1
③S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₃=-296.8kJ•mol^-1
由蓋斯定律計(jì)算②×2-①×2-③得到SO₂氧化CO的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-237.4kJ•mol^-1；
故答案為：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-237.4kJ•mol^-1；
（2）①由圖可知，溫度越高，一氧化碳轉(zhuǎn)化率越小，升溫平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，溫度越高平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，所以 K₁＞K₂＞K₃，設(shè)起始量氫氣為x，一氧化碳物質(zhì)的量為y；
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
y       x          0
0.6y   0.4x       
則0.6y：0.4x=1：2
x：y=3
故答案為：＜； K₁＞K₂＞K₃；3；
②一定條件下，將2mol CO和2mol H₂置于容積為2L固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO與H₂體積之比為2：1，設(shè)消耗一氧化碳濃度為x，
則                     CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L） 1               1             0
變化量（mol/L） x               2x            x
平衡量（mol/L）1-x            1-2x           x
（1-x）：（1-2x）=2：1 
解得x=$\frac{1}{3}$，
則平衡常數(shù)K=$\frac{\frac{1}{3}}{（1-\frac{1}{3}）（1-\frac{2}{3}）^{2}}$=4.5 L²•mol^-2，
故答案為：4.5 L²•mol^-2；
（3）①電解過程中，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以陽極上乙醛和氫氧根離子放電，所以除了氫氧根離子失電子外，乙醛失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O、CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺；陰極上得電子，氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為4H⁺+4e^-=2H₂↑，
故答案為：CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺；
②設(shè)生成乙醇的質(zhì)量是x，廢水中乙醛的質(zhì)量為1m³×0.3Kg/m³=0.3Kg，乙醛的去除率為60%，則反應(yīng)的乙醛為0.18Kg，
CH₃CHO+2e^-+2H₂O═CH₃CH₂OH+2OH^-
  44                                 46
0.18kg                              x
$\frac{44}{0.18kg}=\frac{46}{x}$
解得x=0.19kg
故答案為：0.19．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握蓋斯定律應(yīng)用、平衡三段法、K的計(jì)算、電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．