Question

18．數(shù)十年來(lái)，化學(xué)工作者對(duì)碳的氧化物做了廣泛深入的研究并取得了一些重要成果．
已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）；△H=-393kJ•mol^-1
2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）；△H=-566kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-484kJ•mol^-1
（1）工業(yè)上常采用將水蒸氣噴到灼熱的炭層上實(shí)現(xiàn)煤的氣化（制得CO、H₂），該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+132kJ•mol^-1
（2）上述煤氣化過(guò)程中需向炭層交替噴入空氣和水蒸氣，噴入空氣的目的是讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量；該氣化氣可在適當(dāng)溫度和催化劑下合成液體燃料甲醇，該反應(yīng)方程式為CO+2H₂$\frac{\underline{\;一定溫度\;}}{催化劑}$CH₃OH
（3）CO常用于工業(yè)冶煉金屬，如圖是在不同溫度下CO還原四種金屬氧化物達(dá)平衡后氣體中l(wèi)g[c（CO）/c（CO₂）]與溫度（t）的關(guān)系曲線圖．
下列說(shuō)法正確的是BC
A．工業(yè)上可以通過(guò)增高反應(yīng)裝置來(lái)延長(zhǎng)礦石和CO接觸的時(shí)間，減少尾氣中CO的含量
B．CO不適宜用于工業(yè)冶煉金屬鉻（Cr）
C．工業(yè)冶煉金屬銅（Cu）時(shí)較低的溫度有利于提高CO的利用率
D．CO還原PbO₂的反應(yīng)△H＞0
（4）在載人航天器中應(yīng)用電化學(xué)原理，以Pt為陽(yáng)極，Pb（CO₂的載體）為陰極，KHCO₃溶液為電解質(zhì)溶液，還原消除航天器內(nèi)CO₂同時(shí)產(chǎn)生O₂和新的能源CO，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2CO+O₂，則其陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（5）將CO通入銀氨溶液中可析出黑色的金屬顆粒，寫出反應(yīng)方程式CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃．

Answer 1

分析 （1）水蒸氣噴到灼熱的炭層上實(shí)現(xiàn)煤的氣化（制得CO、H₂）即反應(yīng)方程式為C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），再根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；
（2）根據(jù)（1）煤和水蒸氣的反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣要吸熱，故噴入空氣的目的是讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量；一氧化碳和氫氣，在一定條件下合成甲醇，據(jù)此書寫方程式；
（3）A、增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動(dòng)，CO的利用率不變；
B、由圖象可知用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時(shí)，lg[c（CO）/c（CO₂）]一直很高，說(shuō)明CO轉(zhuǎn)化率很低，故不適合；
C、由圖象可知溫度越低lg[c（CO）/c（CO₂）]越小，故CO轉(zhuǎn)化率越高；
D、由圖象可知CO還原PbO₂的溫度越高lg[c（CO）/c（CO₂）]越高，說(shuō)明CO轉(zhuǎn)化率越低，平衡逆向移動(dòng)，故△H＜0；
（4）依據(jù)電解原理陰極上是得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成一氧化碳；
（5）CO與銀氨溶液反應(yīng)將銀氨溶液還原成黑色的銀，本身在堿性溶液中被氧化成碳酸根．

解答 解：（1）已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393kJ•mol^-1
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-484kJ•mol^-1
將（①×2-②-③）×$\frac{1}{2}$得到反應(yīng)C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），則△H═（-393kJ•mol^-1×2+566kJ•mol^-1+484kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$=+132 kJ•mol^-1 
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g）△H=+132 kJ•mol^-1； 
（2）根據(jù)（1）煤和水蒸氣的反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣要吸熱，故噴入空氣的目的是讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量；
一氧化碳和氫氣在一定條件下合成甲醇的原理為：CO+2H₂$\frac{\underline{\;一定溫度\;}}{催化劑}$CH₃OH；
故答案為：讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量；CO+2H₂$\frac{\underline{\;一定溫度\;}}{催化劑}$CH₃OH；
（3）A、增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動(dòng)，CO的利用率不變，故A錯(cuò)誤；
B、由圖象可知用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時(shí)，lg[c（CO）/c（CO₂）]一直很高，說(shuō)明CO轉(zhuǎn)化率很低，故不適合B正確；
C、由圖象可知溫度越低lg[c（CO）/c（CO₂）]越小，故CO轉(zhuǎn)化率越高，故C正確；
D、由圖象可知CO還原PbO₂的溫度越高lg[c（CO）/c（CO₂）]越高，說(shuō)明CO轉(zhuǎn)化率越低，平衡逆向移動(dòng)，故△H＜0，故D錯(cuò)誤；
故選：BC；
（4）以Pt為陽(yáng)極，Pb（CO₂的載體）為陰極，KHCO₃溶液為電解質(zhì)溶液，還原消除航天器內(nèi)CO₂同時(shí)產(chǎn)生O₂和新的能源CO，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2CO+O₂，則溶液中的氫氧根在陽(yáng)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（5）CO與銀氨溶液反應(yīng)將銀氨溶液還原成黑色的銀，本身在堿性溶液中被氧化成碳酸根，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃ 
故答案為：CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了蓋斯定律的應(yīng)用、電極方程式及其化學(xué)方程式的書寫、根據(jù)圖象對(duì)平衡移動(dòng)的判斷等，重在培養(yǎng)學(xué)生能夠利用化學(xué)知識(shí)提取題干的信息進(jìn)行答題的能力，綜合性強(qiáng)，難度較大；