Question

6．一氧化碳是一種用途相當(dāng)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(dá)99.9%的高純鎳：Ni（s）+4CO（g）$?_{180-200℃}^{58-80℃}$Ni（CO）₄（g），則該反應(yīng)的△H＜0（選填“＞”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）△H ₁=-393.5kJ•mol^-1
CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H ₂=+172.5kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H ₃=-296.0kJ•mol^-1
請(qǐng)寫(xiě)出CO除SO₂的熱化學(xué)方程式2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270kJ•mol^-1 ．
（3）工業(yè)上用一氧化碳制取氫氣的反應(yīng)為：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），已知420℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為9.0．如果反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，在2L的密閉容器中充入CO 和H₂O的物質(zhì)的量都是0.60mol，5min末達(dá)到平衡，則此時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為75%．
（4）如圖1是一種新型燃料電池，它以CO為燃料，一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融混合物為電解質(zhì)，圖2是粗銅精煉的裝置圖，現(xiàn)用燃料電池為電源進(jìn)行粗銅的精煉實(shí)驗(yàn)．回答下列問(wèn)題：

①寫(xiě)出A極發(fā)生的電極反應(yīng)式CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂．
②要用燃料電池為電源進(jìn)行粗銅的精煉實(shí)驗(yàn)，則B極應(yīng)該與D極（填“C”或“D”）相連．
③當(dāng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LCO時(shí)，C電極的質(zhì)量變化為6.4g．

Answer 1

分析 （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)，據(jù)此判斷；
（2）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱；
（3）設(shè)5min末消耗COamol/L，
            則：CO（g）+H₂O?（g）CO₂（g）+H₂（g），
初始量（mol/L）：3      3         0      0
變化量（mol/L）：a      a         a      a
5min末（mol/L）：3-a    3-a        a     a
K=$\frac{a×a}{（3-a）．（3-a）}$=9.0，解得a=2.25，
CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{2.25mol/L}{3mol/L}×100%$；
（4）①該燃料電池中，負(fù)極上CO失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳；
②燃料電池中通入氧氣的電極是正極，電解精煉粗銅時(shí)，電解池陽(yáng)極與原電池正極相連；
③C電極是陰極，陰極上銅離子得電子生成Cu，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算生成銅質(zhì)量．

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）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
③S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₃=-296.0kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，將方程式①-②-③得反應(yīng)2CO+SO₂=S+2CO₂，則焓變=△H₁-△H₂-△H₃=（-393.5kJ•mol^-1
）-（+172.5kJ•mol^-1）-（-296.0kJ•mol^-1）=-270 kJ•mol^-1，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270kJ•mol^-1 ；
（3）設(shè)5min末消耗COamol/L，
           則：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
初始量（mol/L）：3      3         0      0
變化量（mol/L）：a      a         a      a
5min末（mol/L）：3-a    3-a        a     a
K=$\frac{a×a}{（3-a）．（3-a）}$=9.0，解得a=2.25，
CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{2.25mol/L}{3mol/L}×100%$=75%，故答案為：75%；
（4）①CO具有還原性在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂，電極反應(yīng)式為：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂，
故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂；
②因A為負(fù)極，B為正極，粗銅精煉時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，與電源的正極相連，故選：D；
③由CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂可知，當(dāng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LCO時(shí)，反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子，則C極上析出質(zhì)量=$\frac{0.2mol}{2}×64g/mol$=6.4g，故答案為：6.4g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、原電池和電解池的工作原理、化學(xué)平衡計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，要根據(jù)電解質(zhì)確定電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)方式，題目難度不大．