Question

6．在高溫高壓下CO具有極高的化學(xué)活性，能與多種單質(zhì)或化合物反應(yīng)．
（1）若在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)：C（s）+H₂O（g）$\stackrel{高溫}{?}$CO（g）+H₂（g），則可用來(lái)判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有ac（填字母）．
a．容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變          b．容器中H₂的濃度與CO的濃度相等
c．容器中混合氣體的密度保持不變  d．CO的生成速率與H₂的生成速率相等
（2）CO-空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CO-2e^-+O^2-=CO₂．
（3）一定條件下，CO與H₂可合成甲烷，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）．
①一定條件下，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的原因是該反應(yīng)△H＜0．
②已知H₂（g）、CO（g）和 CH₄（g）的燃燒熱分別為285.8kJ•mol^-1、283.0kJ•mol^-1和890，.0kJ•mol^-1．寫出 C O與H₂反應(yīng)生成CH₄和CO₂的熱化學(xué)方程式：2CO（g）+2H₂（g）?CH₄（g）+C0₂（g）△H=-247.6kJ•mol^-1．
（4）工業(yè)上可通過(guò)甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
CH₃OH（g）+CO（g）$?_{△}^{催化劑}$HCOOCH₃（g）△H=-29.1kJ•mol^-1
科研人員對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了研究，部分研究結(jié)果如下：

①?gòu)姆磻?yīng)壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率”看，工業(yè)制取甲酸甲酯應(yīng)選擇的壓強(qiáng)是3.5×10⁶Pa～4.0×10⁶Pa．
②實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80℃，其理由是高于80℃時(shí)，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響較��；且反應(yīng)放熱，升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低．

Answer 1

分析 （1）恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量不變；
（2）CO一空氣燃料電池，一氧化碳在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）①依據(jù)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)分析，△H-T△S＜0；
②依據(jù)燃燒熱寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算得到；
（4）①依據(jù)轉(zhuǎn)化率曲線分析判斷；
②圖象分析速率隨溫度變化的趨勢(shì)分析回答．

解答 解：（1）在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
a．反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)變化的反應(yīng)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故a正確；
b．容器中H₂濃度與CO濃度相等不一定達(dá)到平衡，故b錯(cuò)誤；
c．反應(yīng)中有固體碳反應(yīng)，平衡變化，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，容器中混合氣體的密度保持不變，能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故c正確；
d．CO的生成速率與H₂的生成速率相等，證明反應(yīng)正向進(jìn)行，故d錯(cuò)誤；
故答案為：ac；    
（2）CO一空氣燃料電池，一氧化碳在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)是攙雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O²．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CO-2e^-+O^2-=CO₂，
故答案為：CO-2e^-+O^2-=CO₂；   
（3）①CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g），反應(yīng)△S＜0，依據(jù)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△H-T△S＜0，所以△H＜0，故答案為：該反應(yīng)△H＜0；
②H₂（g）、CO（g）和 CH₄（g）的燃燒熱分別為285.8kJ•mol^-1、283.0kJ•mol^-1和890，0kJ•mol^-1．
a、H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1
b、CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂ （g）△H=-283.0kJ•mol^-1
c、CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890，0kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律（b+a）×2-c得到2CO（g）+2H₂（g）?CH₄（g）+C0₂（g）△H=-247.6 kJ•mol^-1
故答案為：2CO（g）+2H₂（g）?CH₄（g）+C0₂（g）△H=-247.6 kJ•mol^-1；
（4）①?gòu)姆磻?yīng)壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率“看，圖象中轉(zhuǎn)化率變化最大的是3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa，
故答案為：3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa；
②依據(jù)圖象分析溫度在高于80°C對(duì)反應(yīng)速率影響不大，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高，平衡逆向進(jìn)行，不利于轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：高于80℃時(shí)，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響較小；且反應(yīng)放熱，升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低．

點(diǎn)評(píng) 本題考查平衡標(biāo)志的判斷，熱化學(xué)方程式的計(jì)算應(yīng)用，圖象分析判斷，注意掌握基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，題目難度中等．