Question

20．一氧化碳、甲醛、二氧化硫均有毒，均是常见的大气污染物．
（1）人们常用催化剂来选择反应进行的方向，如图1为一定条件下1 molCH₃OH与O₂发生反应时，生成CO或CO₂或HCHO的能量变化[反应物O₂（g）和生成物H₂O（g）已略去]．
①在有催化剂的作用下，CH₃OH与O₂反应的主要产物是HCHO（填“CO”“CO₂”或“HCHO”）．
②2HCHO（g）+O₂（g）=2CO（g）+2H₂O（g）△H=-470KJ•mol^-1．
（2）煤炭中的硫主要以黄铁矿的形式存在，用氢气脱出黄铁矿中硫的相关反应见下表，其相关反应的平衡常数的对数值与温度的关系如图2．

相关反应	反应热	平衡常数K
①FeS2（s）+H2（g）?FeS（s）+H2S（g）	△H1	K1
②$\frac{1}{2}$FeS2（s）+H2（g）?$\frac{1}{2}$FeS（s）+H2S（g）	△H2	K2
③FeS（s）+H2（g）?Fe（s）+H2S（g）	△H3	K3

①上述反应中，△H₁＞（填“＞”或“＜”）0．
②提高硫的脱除率可采取的措施有升高温度（任填一种）．
③1000K时，向2L恒容密闭容器中充入一定量的H₂（g）和FeS₂（g），只发生反应①，达到平衡时，H₂的转化率为99%．
（3）用细菌冶炼铜时，当黄铜矿中伴有黄铁矿时，可明显提高浸取速率，其原理如图3．
①冶炼过程中，正极周围溶液的pH增大（填“增大”“减小”或“不变”）．
②负极产生单质硫的电极反应式为CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S．

Answer 1

分析 （1）①使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，反应速率越快；
②根据图表可知2HCHO（g）+O₂（g）═2CO（g）+2H₂O（g）中反应物能量高，生成物能量低，该反应为放热反应，然后依据图中给出数据解答；
（2）①由图可知，温度越高，K值越大，说明此反应为吸热反应；
②由图可知：温度升高，反应向正反应方向移动，硫的脱除率越高；
③根据图象可知，1000K时，平衡常数的对数lgK₁=2，则K₁=100，设加入的氢气的物质的量为x，转化率为y，则得到平衡时氢气的物质的量为x（1-y），根据反应①及平衡常数表达式列式计算出y即可；
（3）①用细菌冶铜时，正极为氧气放电，氧气得到电子，结合溶液中的H离子生成水；
②负极黄铁矿中的硫失去电子，发生氧化反应生成硫单质．

解答 解：（1）①根据图象可以看出转化成甲醛时活化能最低，使用催化剂时主要产物为HCHO；
故答案为：HCHO；
②2HCHO（g）+O₂（g）═2CO（g）+2H₂O（g）该反应为放热反应，△H=-2（676-158-283）KJ•mol^-1=-470KJ•mol^-1；
故答案为：-470KJ•mol^-1；
（2）①由图可知，温度越高，K值越大，说明此反应为吸热反应，故△H＞0，
故答案为：＞；
②由图可知：此反应为吸热反应，故升高温度，可以使反应向正向移动，即硫的脱除率越高，
故答案为：升高温度；
③根据图象可知，1000K时，平衡常数的对数lgK₁=2，则K₁=100，
设加入的氢气的物质的量为x，转化率为y，则得到平衡时氢气的物质的量为x（1-y），
根据反应FeS₂（s）+H₂（g）?FeS（s）+H₂S（g）可知，K₁=$\frac{x}{x（1-y）}$=100，解得：y=0.99，即：氢气的转化率为99%，
故答案为：99%；
（3）①正极为氧气放电，氧气得到电子，结合溶液中的H⁺离子生成水，故溶液中氢离子浓度减小，pH值增大，
故答案为：增大；
②负极黄铁矿中的硫失去电子，发生氧化反应生成硫单质，电极反应方程式为：CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S，
故答案为：CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S．

点评 本题主要考查的是化学平衡常数的有关计算、热化学方程式的计算，题目难度中等，注意掌握热化学方程式的书写原则及原电池工作原理，明确化学平衡及其影响，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．