Question

【題目】利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇，主要反應(yīng)如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ·mol－1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－58 kJ·mol－1

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H

（1）反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為 ；圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線是 ；反應(yīng)③的△H= kJ·mol－1。

（2）合成氣的組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時(shí)體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率α(CO)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。圖中的壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)?/span> ；α(CO)隨溫度升高而減小，其原因是 。

（3）為安全起見，工業(yè)生產(chǎn)中需對(duì)空氣中的CO進(jìn)行檢測(cè)。

①粉紅色的PdCl2溶液可以檢測(cè)空氣中少量的CO。若空氣中含CO，則溶液中會(huì)產(chǎn)生黑色的Pd沉淀，每生成5.3gPd沉淀，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 。

②使用電化學(xué)CO氣體傳感器定量檢測(cè)空氣中CO含量，其模型如圖所示。這種傳感器利用了原電池原理，則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為 。

（4）CO與Fe在一定條件下可形成五羰基鐵[Fe(CO)5]，該化合物易吸收H2生成氫化羰基鐵。氫化羰基鐵為二元弱酸，可與NaOH反應(yīng)生成四羰基鐵酸二鈉。五羰基鐵吸收H2的化學(xué)方程式為 。

Answer 1

【答案】（1） a +41

（2）p3>p2>p1反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡左移，α(CO)減��；反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡右移，α(CO)也減小

（3）①6.02×1022 ②CO+H2O―2e―=CO2+2H+

（4）Fe(CO)5+H2=H2Fe(CO)4+CO

【解析】

試題分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，則反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為；由于正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，因此a正確。根據(jù)蓋斯定律可知②－①即得到反應(yīng)③的△H＝－58kJ/mol＋99kJ/mol＝＋41kJ/mol。

（2）反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，升高溫度時(shí)，平衡向左移動(dòng)，使得體系中CO的量增大；反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，平衡向右移動(dòng)，又產(chǎn)生CO；因此最終結(jié)果是隨溫度升高，使CO的轉(zhuǎn)化率降低；相同溫度下，由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率；而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響，故增大壓強(qiáng)時(shí)，有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高，所以圖2中的壓強(qiáng)由大到小為P3＞P2＞P1。

（3））①粉紅色的PdCl2溶液可以檢驗(yàn)空氣中少量的CO，若空氣中含CO，則溶液中會(huì)產(chǎn)生黑色的Pd沉淀．每生成5.3gPd沉淀，物質(zhì)的量＝5.3g÷106g/mol＝0.05mol，依據(jù)PdCl2～Pd～2e-，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.05mol×2×NA=0.1NA；

②測(cè)定一氧化碳?xì)怏w含量，使一氧化碳發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化碳，原電池的負(fù)極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，酸性介質(zhì)中負(fù)極電極反應(yīng)為CO+H2O―2e―=CO2+2H+；

（4）Fe與CO可形成五羰基鐵[Fe（CO）5]，該化合物相當(dāng)活潑，易于吸收H2生成氫化羰基鐵，氫化羰基鐵為二元弱酸，可與NaOH反應(yīng)生成四羰基鐵酸二鈉，依據(jù)題干信息推知，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe(CO)5+H2=H2Fe(CO)4+CO。