Question

【題目】CO、CO2是火力發(fā)電廠釋放出的主要尾氣，為減少對(duì)環(huán)境造成的影響，發(fā)電廠試圖采用以下方法將其資源化利用，重新獲得燃料或重要工業(yè)產(chǎn)品。

（1）用CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇的方法，可以將CO2變廢為寶。

已知在常溫常壓下，甲醇、CO的燃燒熱分別是726.5kJ·mol-1、110.5 kJ·mol-1。寫(xiě)出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：_____；

（2）CO與Cl2在催化劑的作用下合成光氣（COCl2）。某溫度下，向2L的密閉容器中投入一定量的CO和Cl2，在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)：CO（g） +Cl2（g） COCl2（g） ΔH = a kJ/mol反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：

t/min	n(CO)/mol	n(Cl2)/mol
0	1.20	0.60
1	0.90
2	0.80
4		0.20

①反應(yīng)0～2min末的平均速率v（COCl2）=__________mol/（L·min）。

②在2min～4min間，v（Cl2）正______v（Cl2）逆 （填“>”、“=”或“<”）， 該溫度下K =______。

③已知X、L可分別代表溫度或壓強(qiáng)，下圖表示L一定時(shí)，CO的 轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。X代表的物理量是__________；a_________0 （填“>”，“=”，“<”）。

（3）在催化劑作用下NO和CO轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體：

2CO（g）＋2NO（g）2CO2 （g）＋N2 （g）

ΔH=－748 kJ·mol-1

①一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)不同溫度下測(cè)定的氮氧化物轉(zhuǎn)化率如圖1所示。溫度高于710K時(shí)，隨溫度的升高氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是____________________。

②已知：測(cè)定空氣中NO和CO含量常用的方法有兩種，方法1：電化學(xué)氣敏傳感器法。其中CO傳感器的工作原理如圖2所示，則工作電極的反應(yīng)式為______________________；方法2：氧化還原滴定法。用H2O2溶液吸收尾氣，將氮氧化物轉(zhuǎn)化為強(qiáng)酸，用酸堿中和滴定法測(cè)定強(qiáng)酸濃度。寫(xiě)出NO與H2O2溶液反應(yīng)的離子方程式_______________。

（4）用CO和H2可以制備甲醇，反應(yīng)為CO（g）+2H2（g） CH3OH（g），以甲醇為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極）若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為0.8mol，當(dāng)有0.5mol甲醇參與反應(yīng)時(shí)，電解質(zhì)溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是_______________。

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=-616 kJ·mol-1 0.1 = 5 溫度 < 溫度升高到710K時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低 CO-2e-+H2O＝CO2+2H+ 2NO+3H2O2＝2NO3-+2H2O+2H+ c（K+）>c（CO32-）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）

【解析】（1）由于甲醇、CO的燃燒熱分別是726.5kJ·mol-1、110.5 kJ·mol-1所以可知①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H =-1453 kJ·mol-1②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H =-221 kJ·mol-1，由①-②可得2CH3OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(l) △H=-1232 kJ·mol-1，所以甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-616 kJ·mol-1。答案為：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-616 kJ·mol-1

（2）①由表中數(shù)據(jù)，可知0～2min內(nèi)△n(CO)=1.2mol-0.8mol=0.4mol，

由方程式可知，所以v（COCl2）==0.1 mol/（L·min）；②4min內(nèi)，反應(yīng)的氯氣為:0.6mol-0.2mol=0.4mol，由方程式可知參加反應(yīng)的CO為0.4mol，故4min時(shí)CO為1.2mol-0.4mol=0.8mol，與2min時(shí)CO的物質(zhì)的量相等，則2min、4min處于平衡狀態(tài)，在2min～4min間，v（Cl2）正=v（Cl2）逆，

由方程式可知，平衡時(shí)生成COCl2為0.4mol，該溫度下平衡常數(shù)K===5③正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，而圖中隨X增大時(shí)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動(dòng)，則X為溫度，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)．答案為：① 0.1 ② = 、 5 ③ 溫度 、<

（3）①當(dāng)溫度升高到710K時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，再升高溫度，平衡向左移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低②該裝置是原電池，通入一氧化碳的電極是負(fù)極，負(fù)極上一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CO-2e-+H2O＝CO2+2H+，NO被H2O2溶液氧化成強(qiáng)酸硝酸，雙氧水被還原成水，則反應(yīng)的離子方程式2NO+3H2O2＝2NO3-+2H2O+2H+ 答案為：①溫度升高到710K時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低② CO-2e-+H2O＝CO2+2H+ 、2NO+3H2O2＝2NO3-+2H2O+2H+

（4）當(dāng)有0.5mol甲醇參與反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的二氧化碳是0.5mol，和0.8mol氫氧化鉀反應(yīng)，根據(jù)元素守恒可以計(jì)算n(K2CO3)=0.3mol，n(KHCO3)=0.2mol，二者的水溶液均為堿性，所以c（K+）>c（CO32-）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）答案為：c（K+）>c（CO32-）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）