Question

（16分）一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料。

（l）在高温下CO可将SO₂还原为单质硫。

已知：①2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)ΔH=-566.0kJ/mol

②S(s)+ O₂(g)=SO₂(g)ΔH=-296.0kJ/mol

请写出CO还原SO₂的热化学方程式______         。

（2）工业土用一氧化碳制取氢气的反应为：CO(g)+H₂O(g) CO₂(g) +H₂(g)。已知420℃时，该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时，在2L的密闭容器中充入CO和H₂O的物质的量都是0.60mol，5min末达到平衡，则此时CO的转化率为_________，H₂的平均生成速率为         mol·L^-1min^-1，其他条件不变时，升温至520℃，CO的转化率增大，该反应为___________反应（填“吸热”或“放热”）；

（3）CO与H₂反应还可制备CH₃OH，CH₃OH可作为燃料使用，用CH₃OH和O₂组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图

电池总反应为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，则c电极是     （填“正极”或“负极”），c电极的反应方程式为       。若用该电池电解精炼铜（杂质含有Ag和Fe），粗铜应该接此电源的___________极（填“c”或“d”），反应过程中析出精铜64g，则上述CH₃OH燃料电池，消耗的O₂在标况下的体积为       L。

Answer

（16分）（1）2CO(g)+SO2(g) = S(s)+2CO2(g) △H= －270 kJ ·mol －1 （3分）

（2）75% （2分）；0.045mol·L－1·min－1（2分）；吸热（2分）

（3）负极（2分）；CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ （3分）；d ；11.2L（2分）。

【解析】

试题分析：（1）①-②，整理可得：2CO(g)+SO2(g) = S(s)+2CO2(g) △H= －270 kJ ·mol －1；（2）在反应开始时，c(CO)=c(H2O)=0.3mol/L，假设在反应过程中CO转化浓度是x，则平衡时各种物质的浓度是：c(CO)=c(H2O)=(0.3-x)mol/L，c(CO2)=c(H2)=x，由于平衡常数K=9，所以x2/(0.3-x)2=9，解得x=0.225mol/L，所以CO的转化率是：φ=(0.225mol/L÷0.3mol/L)×100%=75%；H2的平均生成速率为V(H2)=V(CO)= 0.225mol/L÷5min=0.045mol·L－1·min－1；其他条件不变时，升温至520℃，CO的转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动。根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应；（3）由于c电极通入的气体失去电子，发生氧化反应，因此是通入燃料气体的负极，由于是酸性介质，所以电极反应式是：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。若用该电池电解精炼铜（杂质含有Ag和Fe），粗铜应该接此电源的正极d极，反应过程中析出精铜64g，n(e-)=(64g÷64g/mol)×2=2mol，根据在整个闭合回路中电子转移数目相等，可知上述CH3OH燃料电池，消耗的O2的物质的量是：n(O2)= 2mol÷4=0.5mol，所以在标况下的体积为V(O2)= 0.5mol×22.4L/mol=11.2 L。

考点：考查热化学方程式的书写、化学反应速率和物质的平衡转化率的计算、反应热的判断、原电池、电解池反应原理的应用的知识。