Question

【題目】處理、回收CO是環(huán)境科學(xué)家研究的熱點(diǎn)課題。

（1）CO用于處理犬氣污染物N2O所發(fā)生的反應(yīng)為：N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g) ΔH，幾種物質(zhì)的相對(duì)能量如下：

物質(zhì)	N2O(g)	CO(g)	CO2(g)	N2(g)
相對(duì)能量kJ·mol-1	475.5	283	0	393.5

①ΔH=______kJ·mol-1；改變下列“量”，一定會(huì)引起ΔH發(fā)生變化的是____填代號(hào)）

A．反應(yīng)物濃度 B．催化劑 C．化學(xué)計(jì)量數(shù)

②有人提出上述反應(yīng)可以用Fe作催化劑。其總反應(yīng)分兩步進(jìn)行：第一步：Fe+N2O=FeO+N2，第二步：______（寫(xiě)化學(xué)方程式）。第二步反應(yīng)不影響總反應(yīng)達(dá)到平衡所用時(shí)間，由此推知，第二步反應(yīng)活化能____第一步反應(yīng)活化能（填“大于”、“小于”或等于”）。

（2）在實(shí)驗(yàn)室，釆用I2O5測(cè)定空氣中CO的含量。在密閉容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO，發(fā)生反應(yīng)：I2O5(g)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)。測(cè)得CO的轉(zhuǎn)化率如圖1所示。

①相對(duì)曲線a，曲線b僅改變一個(gè)條件，改變的條件可能是______。

②在此溫度下，該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____（用含x的代數(shù)式表示）。

（3）工業(yè)上，用CO和H2合成CH3OH。在1L恒容密閉容器中充入1molCO(g)和nmolH2，在250℃發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，測(cè)得混合氣體中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)與H2的物質(zhì)的量的關(guān)系如圖2所示。在a、b、c、d點(diǎn)中，CO的平衡轉(zhuǎn)化率最大的點(diǎn)是___。

（4）CO-空氣堿性燃料電池（用KOH作電解質(zhì)），當(dāng)恰好完全生成KHCO3時(shí)停止放電。寫(xiě)出此時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式：______。

Answer 1

【答案】-365 C FeO++CO=Fe++CO2 小于 加入催化劑（或增大壓強(qiáng)） d CO-2e-+3OH-=HCO3-+H2O

【解析】

(1)①△H=生成物所具有的總能量-反應(yīng)物所具有的總能量；反應(yīng)熱只與具體反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)，與溫度、壓強(qiáng)、催化劑、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)物濃度等無(wú)關(guān)；

②根據(jù)催化劑定義，第二步反應(yīng)對(duì)總反應(yīng)速率沒(méi)有影響，說(shuō)明第一步是慢反應(yīng)，控制總反應(yīng)速率；

(2)①對(duì)于氣體分子數(shù)相同的反應(yīng)，加壓可以增大濃度，正、逆反應(yīng)速率同倍數(shù)增大；加入催化劑，正、逆反應(yīng)速率同倍數(shù)增大，平衡不移動(dòng)；

②根據(jù)平衡常數(shù)定義計(jì)算；

(3)圖2中，b點(diǎn)代表平衡點(diǎn)，增大H2、CO的投料比，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故d點(diǎn)CO的平衡轉(zhuǎn)化率最大；

(4)負(fù)極上CO發(fā)生氧化反應(yīng)生成KHCO3。

(1)①△H=生成物所具有的總能量-反應(yīng)物所具有的總能量=(393.5+0-475.5-283)kJmol-1=-365kJmol-1；反應(yīng)熱只與具體反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)，與溫度、壓強(qiáng)、催化劑、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)物濃度等無(wú)關(guān)，故答案為C；

②根據(jù)催化劑定義，第二步反應(yīng)中，中間產(chǎn)物(FeO+)氧化CO生成CO2本身被還原成Fe+，FeO++CO=Fe++CO2，第二步反應(yīng)對(duì)總反應(yīng)速率沒(méi)有影響，說(shuō)明第一步是慢反應(yīng)，控制總反應(yīng)速率，第二步反應(yīng)速率大于第一步反應(yīng)速率，反應(yīng)速率越快，活化能越低，則第二步反應(yīng)的活化能小于第一步反應(yīng)的活化能；

(2)①曲線b和曲線a的平衡狀態(tài)相同，曲線b反應(yīng)速率較大，對(duì)于氣體分子數(shù)相同的反應(yīng)，加壓可以增大濃度，正、逆反應(yīng)速率同倍數(shù)增大，加入催化劑，正、逆反應(yīng)速率同倍數(shù)增大，平衡不移動(dòng)，曲線b僅改變一個(gè)條件，改變的條件可能是加入催化劑(或增大壓強(qiáng))；

②設(shè)CO的起始濃度為c(對(duì)于等氣體分子數(shù)反應(yīng)，體積始終不變)，平衡時(shí)，c(CO)=(1-x)cmolL-1，c(CO2)=xcmolL-1，K==；

(3)圖2中，b點(diǎn)代表平衡點(diǎn)，增大H2、CO的投料比，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，在a、b、c、d點(diǎn)中，CO的平衡轉(zhuǎn)化率最大的點(diǎn)是d，故答案為d；

(4)負(fù)極上CO發(fā)生氧化反應(yīng)生成KHCO3，負(fù)極的電極反應(yīng)式：CO-2e-+3OH-=HCO3-+H2O。