Question

數十年來，化學工作者對碳的氧化物做了廣泛深入的研究并取得了一些重要成果．
已知：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393kJ?mol^-1
2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-484kJ?mol^-1
（1）工業上常采用將水蒸氣噴到灼熱的炭層上實現煤的氣化（制得CO、H₂），該反應的熱化學方程式是

 

．
（2）上述煤氣化過程中需向炭層交替噴入空氣和水蒸氣，噴入空氣的目的是

 

；該氣化氣可在適當溫度和催化劑下合成液體燃料甲醇，該反應方程式為

 

．
（3）CO常用于工業冶煉金屬，如圖是在不同溫度下CO還原四種金屬氧化物達平衡后氣體中lg[c（CO）/c（CO₂）]與溫度（t）的關系曲線圖．
下列說法正確的是

 

A．工業上可以通過增高反應裝置來延長石和CO接觸的時間，減少尾氣中CO的含量
B．CO不適宜用于工業冶煉金屬鉻（Cr）
C．工業冶煉金屬銅（Cu）時較低的溫度有利于提高CO的利用率
D．CO還原PbO₂的反應△H＞0
（4）在載人航天器中應用電化學原理，以Pt為陽極，Pb（CO₂的載體）為陰極，KHCO₃溶液為電解質溶液，還原消除航天器內CO₂同時產生O₂和新的能源CO，總反應的化學方程式為：2CO₂

電解  .

2CO+O₂，則其陽極的電極反應式為

 

（5）將CO通入銀氨溶液中可析出黑色的金屬顆粒，寫出反應方程式

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,電解原理

專題：化學反應中的能量變化,電化學專題

分析：（1）水蒸氣噴到灼熱的炭層上實現煤的氣化（制得CO、H₂）即反應方程式為C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），再根據蓋斯定律進行計算；
（2）根據（1）煤和水蒸氣的反應生成一氧化碳和氫氣要吸熱，故噴入空氣的目的是讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應所需要的熱量；一氧化碳和氫氣，在一定條件下合成甲醇，據此書寫方程式；
（3）A、增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動，CO的利用率不變；
B、由圖象可知用CO工業冶煉金屬鉻時，lg[c（CO）/c（CO₂）]一直很高，說明CO轉化率很低，故不適合；
C、由圖象可知溫度越低lg[c（CO）/c（CO₂）]越小，故CO轉化率越高；
D、由圖象可知CO還原PbO₂的溫度越高lg[c（CO）/c（CO₂）]越高，說明CO轉化率越低，平衡逆向移動，故△H＜0；
（4）依據電解原理陰極上是得到電子發生還原反應生成一氧化碳；
（5）CO與銀氨溶液反應將銀氨溶液還原成黑色的銀，本身在堿性溶液中被氧化成碳酸根．

解答： 解：（1）已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393kJ?mol^-1
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-484kJ?mol^-1
將（①×2-②-③）×

1

2

得到反應C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），則△H═（-393kJ?mol^-1×2+566kJ?mol^-1+484kJ?mol^-1）×

1

2

=+132 kJ?mol^-1 
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g）；△H=+132 kJ?mol^-1 
（2）根據（1）煤和水蒸氣的反應生成一氧化碳和氫氣要吸熱，故噴入空氣的目的是讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應所需要的熱量；
一氧化碳和氫氣在一定條件下合成甲醇的原理為：CO+2H₂

一定溫度  .

催化劑

CH₃OH；
故答案為：讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應所需要的熱量；CO+2H₂

一定溫度  .

催化劑

CH₃OH；
（3）A、增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動，CO的利用率不變，故A錯誤；
B、由圖象可知用CO工業冶煉金屬鉻時，lg[c（CO）/c（CO₂）]一直很高，說明CO轉化率很低，故不適合B正確；
C、由圖象可知溫度越低lg[c（CO）/c（CO₂）]越小，故CO轉化率越高，故C正確；
D、由圖象可知CO還原PbO₂的溫度越高lg[c（CO）/c（CO₂）]越高，說明CO轉化率越低，平衡逆向移動，故△H＜0，故D錯誤；
故選：BC；
（4）以Pt為陽極，Pb（CO₂的載體）為陰極，KHCO₃溶液為電解質溶液，還原消除航天器內CO₂同時產生O₂和新的能源CO，總反應的化學方程式為：2CO₂

電解  .

2CO+O₂，則溶液中的氫氧根在陽極上失去電子發生氧化反應生成氧氣，的電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（5）CO與銀氨溶液反應將銀氨溶液還原成黑色的銀，本身在堿性溶液中被氧化成碳酸根，故反應的化學方程式為CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃ 
故答案為：CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃

點評：本題主要考查了蓋斯定律的應用、電極方程式及其化學方程式的書寫、根據圖象對平衡移動的判斷等，重在培養學生能夠利用化學知識提取題干的信息進行答題的能力，綜合性強，難度較大；