Question

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

50-80℃    .

180-200℃

Ni（CO）₄（g），則該反應的△H

 

．（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）△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
請寫出CO除SO₂的熱化學方程式

 

．
（3）工業(yè)上用一氧化碳制取氫氣的反應為：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），已知420℃時，該反應的化學平衡常數(shù)為9.0．如果反應開始時，在2L的密閉容器中充入CO和H₂O的物質(zhì)的量都是0.60mol，5min末達到平衡，則此時CO的轉(zhuǎn)化率為

 

，H₂的平均生成速率為

 

．
（4）如圖l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行粗銅的精煉實驗．

回答下列問題：
①寫出A極發(fā)生的電極反應式

 

．
②要用燃料電池為電源進行粗銅的精煉實驗，則B極應該與

 

極（填“C”或“D”）相連．
③當消耗標準狀況下2.24L CO時，C電極的質(zhì)量變化為

 

．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）大多數(shù)的化合反應為放熱反應，放熱反應的△H＜0；
（2）利用蓋斯定律可以根據(jù)已知的反應的熱化學方程式求反應2CO+SO₂=S+2CO₂的焓變，進而寫熱化學方程式；
（3）根據(jù)所給反應的平衡常數(shù)，利用三段式法計算出平衡濃度減小求算；
（4）①根據(jù)CO具有還原性，在負極上發(fā)生氧化反應生成CO₂，結合電解質(zhì)書寫電極反應式；
②根據(jù)A為負極，B為正極，粗銅精煉時，粗銅作陽極，與電源的正極相連；
③根據(jù)電子得失守恒以及精銅中銅離子得到電子來計算．

解答： 解：（1）反應Ni（s）+4CO（g）

50-80℃

180-200℃

Ni（CO）₄（g）為化合反應，大多數(shù)的化合反應為放熱反應，放熱反應的△H＜0，故答案為：＜；
（2）根據(jù)蓋斯定律，反應2CO+SO₂=S+2CO₂的焓變=△H₁-△H₂-△H₃=-270 kJ?mol^-1，故答案為：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）；△H₃=-270 kJ?mol^-1；
（3）設參加反應的CO的濃度為x         
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol/L）0.30    0.30      0        0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） x       x        x        x
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）0.30-x  0.30-x    x        x
K=9.0=

[CO2]?[H2]

[CO[?[H2O]

=

x2

(0.30-x)2

，x=0.225，所以CO的轉(zhuǎn)化率α（CO）=

0.225

0.30

×100%=75%，氫氣反應速率v（H₂）=

0.225mol/L

5min

=0.045mol/（L?min），
故答案為：75%；0.045mol/（L?min）；
（4）①CO具有還原性，在負極上發(fā)生氧化反應生成CO₂，電極反應式為：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂，
故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；
②因A為負極，B為正極，粗銅精煉時，粗銅作陽極，與電源的正極相連，故選：D
③當消耗標準狀況下1.12L CO時，電極反應式：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂，失去電子為

2.24L

22.4L/mol

×2=0.1mol，精銅電極電極反應式：Cu²⁺+2e^-=Cu，由電子得失守恒可知Cu²⁺的物質(zhì)的量為

0.2mol

2

=0.1mol，精銅電極的質(zhì)量增加的質(zhì)量為：0.1mol×64g/mol=6.4g，
故答案：增加6.4g．

點評：本題考查了化學平衡常數(shù)的求算、電解質(zhì)原理、原電池原理、氧化還原反應，綜合性強，難度較大．