Question

【題目】科學家對一碳化學進行了廣泛深人的研究并取得了一些重要成果。

(1)已知：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1＝-90.1kJ/mol；

3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2＝-31.0kJ/mol

CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式為________。

(2)現(xiàn)向三個體積均為2L的恒容密閉容器I、II、Ⅲ中，均分別充入1molCO 和2mo1H2，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1＝-90.1kJ/mol。三個容器的反應(yīng)溫度分別為Tl、T2、T3且恒定不變。當反應(yīng)均進行到5min時H2的體積分數(shù)如圖1所示，其中只有一個容器中的反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)。

①5min時三個容器中的反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)的是容器_______（填序號）。

②0-5 min內(nèi)容器I中用CH3OH表示的化學反應(yīng)速率v(CH3OH)=_______。

③當三個容器中的反應(yīng)均達到平衡狀態(tài)時,CO的轉(zhuǎn)化率最高的是容器___________。（填序號，下同）；平衡常數(shù)最小的是容器_____________。

(3)CO常用于工業(yè)冶煉金屬，在不同溫度下用CO 還原四種金屬氧化物，達到平衡后氣體中與溫度（T）的關(guān)系如圖2所示。下列說法正確的是_____（填字母）。

a.工業(yè)上可以通過增高反應(yīng)裝置來延長礦石和CO接觸面積，減少尾氣中CO的含量

b.CO用于工業(yè)冶煉金屬鉻(Cr)時，還原效率不高

c.工業(yè)冶煉金屬銅(Cu) 時，600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大

d.CO還原PbO2的反應(yīng)△H＞0

（4）工業(yè)廢水中含有甲醛，該廠降解甲醛的反應(yīng)機理如圖3所示，則X表示的粒子是_____，總反應(yīng)的化學方程式為_________。

Answer 1

【答案】(1) 3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H＝-301.3kJ/mol

(2) Ⅲ 0.067 mol/(L·min) I Ⅲ(3) bc

（4）HCO3- HCHO+O2CO2+H2O

【解析】(1)已知：①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1＝-90.1kJ/mol；②3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2＝-31.0kJ/mol 根據(jù)蓋斯定律，①×3+②可得3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ，則△H=(-90.1kJ/mol)×3+(-31.0kJ/mol)＝-301.3kJ/mol ，CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式為3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H＝-301.3kJ/mol；

(2)①2CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H2=-90.1kJmol-1，這是一個熱反應(yīng)放，三個容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且T1＜T2＜T3，若未達平衡，溫度越高反應(yīng)速率越快，相同時間內(nèi)氮氣的含量越低，tmin時，氮氣的含量Ⅲ比Ⅱ和Ⅰ高，故Ⅲ到達平衡；

② CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始物質(zhì)的量（mol） 1 2 0

變化的物質(zhì)的量（mol） x 2x x

變化后物質(zhì)的量（mol） 1 -x 2 -2x x

則=40%，解得x=，則0-5 min內(nèi)容器I中用CH3OH表示的化學反應(yīng)速率v(CH3OH)==0.067 mol/(L·min)；

③對于放熱反應(yīng)而言，溫度高會向吸熱方向進行程度更大，所以CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，當三個容器中的反應(yīng)均達到平衡狀態(tài)時，CO的轉(zhuǎn)化率最高的是容器是溫度最低的容器 I；反應(yīng)進程越大，轉(zhuǎn)化率越高，平衡常數(shù)越大，所以平衡常數(shù)平衡常數(shù)最小的是轉(zhuǎn)化率最小的容器，即溫度最高的容器Ⅲ；

（3）a.增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動，CO的利用率不變，故a錯誤；b.由圖象可知用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時，一直很高，說明CO轉(zhuǎn)化率很低，故不適合b正確；c.由圖象可知溫度越低越小，故CO轉(zhuǎn)化率越高，故c正確；d.由圖象可知CO還原PbO2的溫度越高越高，說明CO轉(zhuǎn)化率越低，平衡逆向移動，故△H＜0，故d錯誤；故選bc；

（4）堿性條件下HCHO氧化生成的CO2氣體溶解在過量的堿性溶液中生成HCO3-，反應(yīng)的總化學方程式為HCHO+O2CO2+H2O。