Question

【题目】研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

（1）利用CO2和CH4重整可制合成气（主要成分为CO、H2），已知重整过程中部分反应的热化学方程式为：

Ⅰ．CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH=+75.0 kJ·mol1

Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.0 kJ·mol1

Ⅲ．CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH=131.0 kJ·mol1

①反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH=_________kJ·mol1。

②固定n(CO2)=n(CH4)，改变反应温度，CO2和CH4的平衡转化率如图所示。同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率，其原因是_______________。

（2）研究发现，化石燃料在O2和CO2的混合气体中燃烧与在空气中燃烧相比，烟气中NOx的排放量明显降低，其主要原因是_________________________。

（3）为研究“CO还原SO2”的新技术，在反应器中加入0.10 mol SO2，改变加入CO的物质的量，反应后体系中产物物质的量随CO物质的量的变化如图所示。反应的化学方程式为__________。

（4）碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]毒性小，是一种绿色化工产品，用CO合成(CH3O)2CO，其电化学合成原理为4CH3OH+2CO+O22(CH3O)2CO+2H2O，装置如图所示，直流电源的负极为________（填“a”或“b”）；阳极的电极反应式为_____________。

（5）用PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO。当空气中含CO时，溶液中会产生黑色的Pd沉淀。若反应中有0.02 mol电子转移，则生成Pd沉淀的质量为_______________。

Answer 1

【答案】+247 CO2发生了其他副反应 CO2代替了N2，减少了N2与O2反应 4CO+2SO24CO2+S2 b 2CH3OH+CO2e(CH3O)2CO+2H+ 1.06 g

【解析】

（1）分析题中重整过程中部分反应的热化学方程式，可根据盖斯定律计算目标反应的焓变值。分析图中转化率曲线，当n(CO2)=n(CH4)，CO2的转化率大于CH4，分析重整过程中部分反应的热化学方程式Ⅱ，可知CO2会和H2发生副反应。

（2）相比空气，O2和CO2的混合气体中没有N2，CO2代替了N2，减少了N2与O2反应；

（3）分析题给信息，随着CO的物质的量的增大，生成物X、Y的生成量逐渐增大，但产物X的生成量大于产物Y的生成量。在CO的物质的量为0.20mol时，产物X的生成量保持不变，产物Y的生成量变小。在CO的物质的量为0.20mol时，生成产物X、Y的物质的量分别为0.20mol和0.05mol，根据质量守恒，推断X、Y的成分，进而得出反应方程式。

（4）由图可知，该装置为电解池，根据电解池原理，与电源负极相连的为阴极，发生还原反应，与电源正极相连的为阳极，发生氧化反应，根据电解池中阳离子向阴极移动，可判断出电解池的阴极。根据题给的总反应方程式，写出电极反应方程式。

（5）依据生成Pd质量，结合PdCl2～Pd～2e-，计算分析。

（1）根据盖斯定律，由①+②③得到反应CO2(g)+CH4(g)2CO( g)+2H2(g) ΔH=+247 kJ/mol；根据图示可知，CO2发生了其他副反应，同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率；答案为：①+247；②CO2发生了其他副反应；

（2）CO2代替了N2，减少了N2与O2反应；答案为：CO2代替了N2，减少了N2与O2反应；

（3）根据图中信息，若以CO投入量为0.2 mol，则为0.10 mol SO2与0.20 mol CO反应生成0.05 mol Y和0.2 mol X，且“CO还原SO2”，则X与Y中有一种是CO2，根据质量守恒可知X为CO2，则Y只含有硫元素，应该为S2；故反应的化学方程式为：4CO+2SO24CO2+S2；答案为：4CO+2SO24CO2+S2；

（4）在电解池中，阳离子向阴极移动，可以得出b为直流电源的负极；阳极氧化失电子，电极反应式为2CH3OH+CO2e==(CH3O)2CO+2H+；答案为：b；2CH3OH+CO2e(CH3O)2CO+2H+；

（5）若空气中含CO，溶液中会产生黑色的Pd沉淀。依据PdCl2～Pd～2e，每转移2 mol电子，生成106 g Pd沉淀，共0.02 mol电子转移，则生成沉淀的质量==1.06 g。答案为：1.06 g。