Question

一氧化碳是一種用途相當廣泛的化工基礎(chǔ)原料．
（1）利用下列反應(yīng)可以將粗鎳轉(zhuǎn)化為純度達99.9%的高純鎳．
Ni（s）+4CO（g）

50-80℃

180-200℃

Ni（CO）₄（g）該反應(yīng)的△H

 

0（選填“＞”或“=”或“＜”）．
（2）在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質(zhì)硫．已知：
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）；△H₁=-393.5kJ?mol^-1
CO₂（g）+C（s）═2CO（g）；△H₂=+172.5kJ?mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）；△H₃=-296.0kJ?mol^-1
則2CO（g）+SO₂（g）═S（s）+2CO₂（g）△H₃=

 

．
（3）工業(yè)上一般采用CO與H₂反應(yīng)合成可再生能源甲醇，反應(yīng)如下：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
①某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol?L^-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為

 

．
②合成氣經(jīng)壓縮升溫后進入10m³甲醇合成塔，在催化劑作用下，通過反應(yīng)進行甲醇合成，T₁℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160．此溫度下，在密閉容器中加入一定量CO和H₂，反應(yīng)到某時刻測得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	H2	CO	CH3OH
濃度/（mol?L-1）	0.2	0.1	0.4

比較此時正、逆反應(yīng)速率的大�。簐_正

 

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）；若其他條件不變，在T₂℃反應(yīng)10min后達到平衡，c（H₂）=0.4mol?L^-1，則該時間內(nèi)反應(yīng)速率：v（CH₃OH）=

 

；生產(chǎn)過程中，合成氣要進行循環(huán)，其目的是

 

．
（4）金屬氧化物被一氧化碳還原生成金屬單質(zhì)和二氧化碳．如圖是四種金屬氧化物被一氧化碳還原時lg

c(CO)

c(CO2)

與溫度（t）的關(guān)系曲線圖．則一氧化碳還原三氧化鉻反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式可表示為：
K=

 

．800℃時，其中最易被還原的金屬氧化物是

 

（填化學(xué)式），該反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值（K）等于

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)大多數(shù)的化合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)的△H＜0；
（2）利用蓋斯定律可以根據(jù)已知的反應(yīng)的熱化學(xué)方程式求反應(yīng)2CO+SO₂=S+2CO₂的焓變，進而寫熱化學(xué)方程式；
（3）①轉(zhuǎn)化率=

n(CO)(反應(yīng))

n(CO)(反應(yīng)開始)

，根據(jù)平衡濃度計算出平衡常數(shù)來確定溫度；
②計算此時的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，判斷反應(yīng)進行的方向，據(jù)此解答；根據(jù)氫氣的濃度計算甲醇的濃度變化量，再根據(jù)v=

△c

△t

計算v（CH₃OH）；合成氣進行循環(huán)，可以提高原料利用率；
（4）一氧化碳和三氧化鉻生成鉻和二氧化碳，根據(jù)得失電子守恒得其反應(yīng)方程式為：Cr₂O₃+3CO

△   .

2Cr+3CO₂，該反應(yīng)中只有二氧化碳和一氧化碳為氣體，所以其K=

c 3(CO2)

c 3(CO)

；化學(xué)平衡常數(shù)越大說明該反應(yīng)越容易進行，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)判斷；

解答： 解：（1）反應(yīng)Ni（s）+4CO（g） Ni（CO）₄（g）為化合反應(yīng)，大多數(shù)的化合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)的△H＜0，故答案為：＜；
（2）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)2CO+SO₂=S+2CO₂的焓變=△H₁-△H₂-△H₃=-270 kJ?mol^-1，故答案為：-270 kJ?mol^-1
（3）①平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，轉(zhuǎn)化率=

n(CO)(反應(yīng))

n(CO)(反應(yīng)開始)

=

(1-0.4)mol

2mol

×100%=80%，故答案為：80%；
②由表中數(shù)據(jù)可知，10min時氫氣的濃度為0.2mol/L、CO的濃度為0.1mol/L、甲醇的濃度為0.4mol/L，則此時的濃度商Qc=

0.4

0．22×0.1

=100，小于平衡常數(shù)160，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，故V_正＞V_逆；由表中數(shù)據(jù)可知，l0min內(nèi)氫氣的濃度變化量為（1-0.4）mol/L=0.6mol/L，故甲醇的濃度變化量為0.3mol/L，故v（CH₃OH）=

0.3mol/L

10min

=0.03mol/（L?min），
生產(chǎn)過程中，合成氣要進行循環(huán)，這樣可以提高原料利用率，
故答案為：＞；0.03mol/（L?min）；提高原料利用率（或提高產(chǎn)量、產(chǎn)率亦可）；
（4）一氧化碳還原三氧化鉻反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3CO（g）+Cr₂O₃（s）

高溫  .

2Cr（s）+3CO₂（g），則K=

c 3(CO2)

c 3(CO)

；
800℃時，K越大，金屬氧化物越易被還原，故Cu₂O越易被還原，故lg

1

K

=-6，則K=10⁶，
故答案為：

c 3(CO2)

c 3(CO)

；Cu₂O；10⁶．

點評：本題是一道熱化學(xué)和化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)等計算問題，題目綜合性強，關(guān)鍵抓住化學(xué)平衡計算的三段式法，難度較大．