Question

18．数十年来，化学工作者对碳的氧化物做了广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）工业上常采用将水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化（制得CO、H₂），该反应的热化学方程式是C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+132kJ•mol^-1
（2）上述煤气化过程中需向炭层交替喷入空气和水蒸气，喷入空气的目的是让部分炭燃烧，提供炭与水蒸气反应所需要的热量；该气化气可在适当温度和催化剂下合成液体燃料甲醇，该反应方程式为CO+2H₂$\frac{\underline{\;一定温度\;}}{催化剂}$CH₃OH
（3）CO常用于工业冶炼金属，如图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中lg[c（CO）/c（CO₂）]与温度（t）的关系曲线图．
下列说法正确的是BC
A．工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间，减少尾气中CO的含量
B．CO不适宜用于工业冶炼金属铬（Cr）
C．工业冶炼金属铜（Cu）时较低的温度有利于提高CO的利用率
D．CO还原PbO₂的反应△H＞0
（4）在载人航天器中应用电化学原理，以Pt为阳极，Pb（CO₂的载体）为阴极，KHCO₃溶液为电解质溶液，还原消除航天器内CO₂同时产生O₂和新的能源CO，总反应的化学方程式为：2CO₂$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2CO+O₂，则其阳极的电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（5）将CO通入银氨溶液中可析出黑色的金属颗粒，写出反应方程式CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃．

Answer 1

分析 （1）水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化（制得CO、H₂）即反应方程式为C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），再根据盖斯定律进行计算；
（2）根据（1）煤和水蒸气的反应生成一氧化碳和氢气要吸热，故喷入空气的目的是让部分炭燃烧，提供炭与水蒸气反应所需要的热量；一氧化碳和氢气，在一定条件下合成甲醇，据此书写方程式；
（3）A、增高炉的高度，增大CO与铁矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变；
B、由图象可知用CO工业冶炼金属铬时，lg[c（CO）/c（CO₂）]一直很高，说明CO转化率很低，故不适合；
C、由图象可知温度越低lg[c（CO）/c（CO₂）]越小，故CO转化率越高；
D、由图象可知CO还原PbO₂的温度越高lg[c（CO）/c（CO₂）]越高，说明CO转化率越低，平衡逆向移动，故△H＜0；
（4）依据电解原理阴极上是得到电子发生还原反应生成一氧化碳；
（5）CO与银氨溶液反应将银氨溶液还原成黑色的银，本身在碱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
将（①×2-②-③）×$\frac{1}{2}$得到反应C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），则△H═（-393kJ•mol^-1×2+566kJ•mol^-1+484kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$=+132 kJ•mol^-1 
故答案为：C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g）△H=+132 kJ•mol^-1； 
（2）根据（1）煤和水蒸气的反应生成一氧化碳和氢气要吸热，故喷入空气的目的是让部分炭燃烧，提供炭与水蒸气反应所需要的热量；
一氧化碳和氢气在一定条件下合成甲醇的原理为：CO+2H₂$\frac{\underline{\;一定温度\;}}{催化剂}$CH₃OH；
故答案为：让部分炭燃烧，提供炭与水蒸气反应所需要的热量；CO+2H₂$\frac{\underline{\;一定温度\;}}{催化剂}$CH₃OH；
（3）A、增高炉的高度，增大CO与铁矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变，故A错误；
B、由图象可知用CO工业冶炼金属铬时，lg[c（CO）/c（CO₂）]一直很高，说明CO转化率很低，故不适合B正确；
C、由图象可知温度越低lg[c（CO）/c（CO₂）]越小，故CO转化率越高，故C正确；
D、由图象可知CO还原PbO₂的温度越高lg[c（CO）/c（CO₂）]越高，说明CO转化率越低，平衡逆向移动，故△H＜0，故D错误；
故选：BC；
（4）以Pt为阳极，Pb（CO₂的载体）为阴极，KHCO₃溶液为电解质溶液，还原消除航天器内CO₂同时产生O₂和新的能源CO，总反应的化学方程式为：2CO₂$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2CO+O₂，则溶液中的氢氧根在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（5）CO与银氨溶液反应将银氨溶液还原成黑色的银，本身在碱性溶液中被氧化成碳酸根，故反应的化学方程式为CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃ 
故答案为：CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃．

点评 本题主要考查了盖斯定律的应用、电极方程式及其化学方程式的书写、根据图象对平衡移动的判断等，重在培养学生能够利用化学知识提取题干的信息进行答题的能力，综合性强，难度较大；