Question

【題目】CO在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。

（1）CO是制備很多有機(jī)物（如甲醇、乙醇、甲醚等）的原料，現(xiàn)用CO與H2合成甲醇，反應(yīng)如下：CO(g)+2H2(g)= CH3OH(g) △H=-99kJmol–1。

①已知斷裂1molCO(g)中的化學(xué)鍵消耗的能量為1072kJ，斷裂1molH2(g)中的化學(xué)鍵消耗的能量為436kJ，則形成1molCH3OH(g)中化學(xué)鍵釋放的能量為_____。

②用CH3OH 燃料電池電解精煉粗銅，裝置如圖所示。當(dāng)消耗1mol甲醇時，d極質(zhì)量增加了160g，則甲醇應(yīng)加入____（填“a”或“b”）極，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為________（保留3位有效數(shù)字）。

（2）CO與Ni發(fā)生羰化反應(yīng)形成的絡(luò)合物可作為催化烯烴反應(yīng)的催化劑。Ni的羰化反應(yīng)為Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g) △H<0，T0溫度下，將足量的Ni粉和3.7molCO加入到剛性密閉容器中，10min時反應(yīng)達(dá)到平衡，測得體系的壓強(qiáng)為原來的倍。則：

①0～10min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(Ni)=________gmin–1。

②研究表明正反應(yīng)速率v正=k正x4(CO)，逆反應(yīng)速率v逆 =k逆x[Ni(CO)4]（k正和k逆分別表示正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)），則T0溫度下，=_____。

③當(dāng)溫度升高時k正_______k逆（填“大于”“小于”或“等于”），此時CO的轉(zhuǎn)化率___________（填“變大”“變小”或“不變”）。

④T1溫度下測得一定的實驗數(shù)據(jù)，計算得到v正～x(CO)和v逆～x[Ni(CO)4]的關(guān)系可用如圖進(jìn)行表示。當(dāng)降低溫度時，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，相應(yīng)的點(diǎn)分別為______、______。

Answer 1

【答案】2043kJ b 83.3% 5.31 9×103（或9000） 小于 變小 D B

【解析】

（1）②本題為原電池和電解池的簡單串聯(lián)問題的考核。根據(jù)電解原理，d電極質(zhì)量增加，說明發(fā)生了Cu2++2e-=Cu的反應(yīng)，據(jù)此可判斷原電池的正負(fù)極。根據(jù)析出的Cu質(zhì)量，計算電解池中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，據(jù)此可求出電池的能量轉(zhuǎn)化率。

（1）①利用ΔH=破壞舊鍵吸收的總能量-形成新鍵釋放的總能量，設(shè)形成1molCH3OH(g)中化學(xué)鍵釋放的能量為x，則，x=2043kJ。答案為：2043kJ；

②d極質(zhì)量增加160g，說明d極為陰極，與電源的負(fù)極相連，即b極為燃料電池的負(fù)極，而燃料從負(fù)極加入，所以甲醇應(yīng)加入b極。d極質(zhì)量增加160g，析出Cu為2.5mol，轉(zhuǎn)移電子為；而加入1mol甲醇，由CH3OH～6e-，所以電池的能量轉(zhuǎn)化率=。答案為：b；83.3%；

（2）設(shè)平衡時Ni(CO)4的物質(zhì)的量為x，根據(jù)題意列出反應(yīng)的三段式：

溫度一定，剛性密閉容器即V一定，根據(jù)T、V相同時，，所以，即，x=0.9。

①0～10min內(nèi)反應(yīng)掉的Ni為0.9mol，其質(zhì)量為53.1g，所以0～10min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(Ni)=。答案為：5.31；

②由以上分析可知，T0溫度下平衡時n(CO)=0.1mol，n[Ni(CO)4]=0.9mol，氣體總物質(zhì)的量n總=1mol，則x(CO)=0.1，x[Ni(CO)4]=0.9。平衡時v正=v逆，即k正x4(CO)=k逆x[Ni(CO)4]，。答案為：9×103（或9000）；

③由于反應(yīng)放熱，當(dāng)溫度升高時平衡逆向移動，即溫度升高對逆反應(yīng)速率常數(shù)影響大，所以k正＜k逆；由于平衡逆向移動，所以CO的轉(zhuǎn)化率變��；答案為：＜；變��；

④由于反應(yīng)放熱，溫度降低，平衡正向移動，導(dǎo)致v正、v逆均減小，x(CO)減小，x[Ni(CO)4]增大，所以反應(yīng)重新達(dá)到平衡相應(yīng)的點(diǎn)分別為D、B。答案為：D；B。