Question

【题目】处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。

（1）CO用于处理大气污染物N2O所发生的反应为N2O（g）+CO（g）CO2（g）+N2（g） △H。几种物质的相对能量如下：

①△H=___________ kJ·mol－1。改变下列“量”，一定会引起△H发生变化的是___________（填代号）

A.温度 B.反应物浓度 C.催化剂 D.化学计量数

②有人提出上述反应可以用“Fe+”作催化剂。其总反应分两步进行：

第一步：Fe++N2O===FeO++N2；第二步：____________（写化学方程式）。

第二步步反应不影响总反应达到平衡所用时间，由此推知，第二步反应速率_____第一步反应速率（填“大于”或“等于”）。

（2）在实验室，采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO，发生反应：I2O5 （s）+5CO（g）5CO2（g）+I2（s）。测得CO的转化率如图1所示。

①相对曲线a，曲线b仅改变一个条件，改变的条件可能是________。

②在此温度下，该可逆反应的平衡常数K=___________（用含x的代数式表示）。

（3）工业上，利用CO和H2合成CH3OH。在1L恒容密闭容器中充入1 mol CO（g）和 n molH2，在250℃发生反应：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），测得混合气体中CH3OH的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、c、d点中，CO的平衡转化率最大的点是___________。

（4）有人提出，利用2CO（g）===2C（s）+O2（g）消除CO对环境的污染，你的评价是___________（填“可行”或“不可行”）

（5）CO－空气碱性燃料电池（用KOH作电解质），当恰好完全生成KHCO3时停止放电。写出此时负极的电极反应式：_________。

Answer 1

【答案】-365 D FeO＋＋CO=Fe＋＋CO2 大于 加入催化剂（或增大压强） d 不可行 CO－2e－＋3OH－=HCO3－＋H2O

【解析】

（1）△H=生成物所具有的总能量-反应物所具有的总能量；

①反应热只与具体反应的化学计量数有关。与温度、压强、催化剂、转化率、反应物浓度等无关。

②根据催化剂定义，第二步反应对总反应速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应速率。

（2）①对于气体分子数相同的反应，加压可以增大浓度，正、逆反应速率同倍数增大；加入催化剂，正、逆反应速率同倍数增大，平衡不移动；

②根据平衡常数定义计算；

（3）图2中，b点代表平衡点，增大H2、CO的投料比，CO的平衡转化率增大，故d点CO的平衡转化率最大。

（4）该反应是焓增、熵减反应，任何温度下自由能大于0，任何温度下不能自发进行，故不可行。

（5）负极上CO发生氧化反应生成KHCO3。

（1）△H=生成物所具有的总能量-反应物所具有的总能量=（393.5+0-475.5-283） kJ·mol－1=-365 kJ·mol－1；

①反应热只与具体反应的化学计量数有关。与温度、压强、催化剂、转化率、反应物浓度等无关。

②根据催化剂定义，第二步反应中，中间产物(FeO+)氧化CO生成CO2本身被还原成Fe+，第二步反应对总反应速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应速率。

（2）①曲线b和曲线a的平衡状态相同，曲线b反应速率较大，对于气体分子数相同的反应，加压可以增大浓度，正、逆反应速率同倍数增大；加入催化剂，正、逆反应速率同倍数增大，平衡不移动；

②设CO的起始浓度为c(对于等气体分子数反应，体积始终不变)，平衡时，c(CO)=(1-x)cmol·L－1，c(CO2)=xcmol·L－1，K=c5(CO2)/c5(CO)=。

（3）图2中，b点代表平衡点，增大H2、CO的投料比，CO的平衡转化率增大。

（4）该反应是焓增、熵减反应，任何温度下自由能大于0，任何温度下不能自发进行，故不可行。

（5）负极上CO发生氧化反应生成KHCO3，负极的电极反应式：CO－2e－＋3OH－=HCO3－＋H2O。