Question

20．一氧化碳、甲醛、二氧化硫均有毒，均是常見的大氣污染物．
（1）人們常用催化劑來選擇反應(yīng)進(jìn)行的方向，如圖1為一定條件下1 molCH₃OH與O₂發(fā)生反應(yīng)時(shí)，生成CO或CO₂或HCHO的能量變化[反應(yīng)物O₂（g）和生成物H₂O（g）已略去]．
①在有催化劑的作用下，CH₃OH與O₂反應(yīng)的主要產(chǎn)物是HCHO（填“CO”“CO₂”或“HCHO”）．
②2HCHO（g）+O₂（g）=2CO（g）+2H₂O（g）△H=-470KJ•mol^-1．
（2）煤炭中的硫主要以黃鐵礦的形式存在，用氫氣脫出黃鐵礦中硫的相關(guān)反應(yīng)見下表，其相關(guān)反應(yīng)的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值與溫度的關(guān)系如圖2．

相關(guān)反應(yīng)	反應(yīng)熱	平衡常數(shù)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上述反應(yīng)中，△H₁＞（填“＞”或“＜”）0．
②提高硫的脫除率可采取的措施有升高溫度（任填一種）．
③1000K時(shí)，向2L恒容密閉容器中充入一定量的H₂（g）和FeS₂（g），只發(fā)生反應(yīng)①，達(dá)到平衡時(shí)，H₂的轉(zhuǎn)化率為99%．
（3）用細(xì)菌冶煉銅時(shí)，當(dāng)黃銅礦中伴有黃鐵礦時(shí)，可明顯提高浸取速率，其原理如圖3．
①冶煉過程中，正極周圍溶液的pH增大（填“增大”“減小”或“不變”）．
②負(fù)極產(chǎn)生單質(zhì)硫的電極反應(yīng)式為CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S．

Answer 1

分析 （1）①使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，活化能越低，普通分子越容易轉(zhuǎn)化成活化分子，反應(yīng)越容易，反應(yīng)速率越快；
②根據(jù)圖表可知2HCHO（g）+O₂（g）═2CO（g）+2H₂O（g）中反應(yīng)物能量高，生成物能量低，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，然后依據(jù)圖中給出數(shù)據(jù)解答；
（2）①由圖可知，溫度越高，K值越大，說明此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
②由圖可知：溫度升高，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，硫的脫除率越高；
③根據(jù)圖象可知，1000K時(shí)，平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK₁=2，則K₁=100，設(shè)加入的氫氣的物質(zhì)的量為x，轉(zhuǎn)化率為y，則得到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為x（1-y），根據(jù)反應(yīng)①及平衡常數(shù)表達(dá)式列式計(jì)算出y即可；
（3）①用細(xì)菌冶銅時(shí)，正極為氧氣放電，氧氣得到電子，結(jié)合溶液中的H離子生成水；
②負(fù)極黃鐵礦中的硫失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫單質(zhì)．

解答 解：（1）①根據(jù)圖象可以看出轉(zhuǎn)化成甲醛時(shí)活化能最低，使用催化劑時(shí)主要產(chǎn)物為HCHO；
故答案為：HCHO；
②2HCHO（g）+O₂（g）═2CO（g）+2H₂O（g）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H=-2（676-158-283）KJ•mol^-1=-470KJ•mol^-1；
故答案為：-470KJ•mol^-1；
（2）①由圖可知，溫度越高，K值越大，說明此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故△H＞0，
故答案為：＞；
②由圖可知：此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故升高溫度，可以使反應(yīng)向正向移動(dòng)，即硫的脫除率越高，
故答案為：升高溫度；
③根據(jù)圖象可知，1000K時(shí)，平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK₁=2，則K₁=100，
設(shè)加入的氫氣的物質(zhì)的量為x，轉(zhuǎn)化率為y，則得到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為x（1-y），
根據(jù)反應(yīng)FeS₂（s）+H₂（g）?FeS（s）+H₂S（g）可知，K₁=$\frac{x}{x（1-y）}$=100，解得：y=0.99，即：氫氣的轉(zhuǎn)化率為99%，
故答案為：99%；
（3）①正極為氧氣放電，氧氣得到電子，結(jié)合溶液中的H⁺離子生成水，故溶液中氫離子濃度減小，pH值增大，
故答案為：增大；
②負(fù)極黃鐵礦中的硫失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫單質(zhì)，電極反應(yīng)方程式為：CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S，
故答案為：CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查的是化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、熱化學(xué)方程式的計(jì)算，題目難度中等，注意掌握熱化學(xué)方程式的書寫原則及原電池工作原理，明確化學(xué)平衡及其影響，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．