Question

應用化學反應需要研究化學反應的條件、限度和速率．
（1）773K、固定體積的容器中，反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）過程中能量變化如圖甲．曲線Ⅱ表示使用催化劑時的能量變化．若投入amol CO、2amol H₂，平衡時能生成0.1a mol CH₃OH，反應就具工業(yè)應用價值．

①若按上述投料比使該反應具有工業(yè)應用價值，CO的平衡轉化率最小為

 

；
②在容器容積不變的前提下，欲提高H₂的轉化率，可采取的措施（答兩項即可）

 

、

 

；
③下列與催化劑有關的說法中，正確的是

 

 （填字母序號）．
a．使用催化劑，使反應 CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＞-91kJ?mol^-1
b．使用催化劑，能夠提高反應物轉化率
c．使用催化劑，不能改變反應的平衡常數(shù)K
（2）高鐵酸鹽在能源環(huán)保領域有廣泛用途．我國學者提出用鎳（Ni）、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na₂FeO₄的方案，裝置如圖乙I所示．
①Fe電極作

 

 極（填“陰”或“陽”）；
②Ni電極的電極反應式為：

 

．
（3）欲用圖乙Ⅱ裝置通過測定氣體生成量測算硝酸被還原的速率，當反應物的濃度、用量及其他影響速率的條件確定之后，可以通過測定

 

推算反應速率．

Answer 1

考點：探究濃度、催化劑對化學平衡的影響,電解原理

專題：

分析：（1）①轉化率=參加反應的CO的物質的量與最初CO的物質的量之比；
②要提高H₂的轉化率，可以采取增大CO濃度、適當降低溫度、及時分離生成的CH₃OH的方法；
③根據(jù)催化劑對可逆反應的影響進行判斷；
（2）鐵與電源的正極相連，所以鐵是陽極，電極反應式為：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O，Ni電極上氫離子放電，電極反應式為：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，據(jù)此分析解答；
（3）根據(jù)反應速率的表達式v=

△v

△t

解答．

解答： 解：（1）①若不采取其它方法改變平衡移動時，CO的轉化率最小，根據(jù)方程式知，參加反應的一氧化碳和生成的甲醇的物質的量相等，所以CO的平衡轉化率最小為：

0.1amol

amol

×100%=10%，
故答案為：10%；
 ②可以采取增大CO濃度、適當降低溫度、及時分離生成的CH₃OH的方法來促使平衡向正反應方向移動，從而提高氫氣的轉化率，
故答案為：增大CO濃度、適當降低溫度（或及時分離生成的CH₃OH）；  
③使用催化劑，只能改變反應速率，不能改變化學平衡，則不會改變反應的焓變、不會影響反應物轉化率、不影響化學平衡常數(shù)，所以ab錯誤，c正確，
故答案為：c；
（2）①根據(jù)裝置圖可知，鐵與電源的正極相連，則鐵為電解池的陽極，
故答案為：陽；
 ②鎳與電源負極相連，為電解池的陰極，鎳電極上氫離子放電生成氫氣，電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂（或2H₂O+2e-=H₂+2OH^-）；
（3）根據(jù)v=

△v

△t

知，可以通過測定單位時間內收集的氣體體積（或收集一定體積的氣體所用的時間）推（計）算反應速率，
故答案為：單位時間內收集的氣體體積（或收集一定體積的氣體所用的時間）．

點評：本題考查了化學平衡、化學反應速率及其影響因素、電解原理及其應用，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．