Question

科学家对一碳化学进行了广泛深人的研究并取得了一些重要成果。

(1)已知：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g) △H₁＝-90.1kJ/mol；

3CH₃OH(g)CH₃CH=CH₂(g)+3H₂O(g) △H₂＝-31.0kJ/mol

CO与H₂合成CH₃CH=CH₂的热化学方程式为________。

(2)现向三个体积均为2L的恒容密闭容器I、II、Ⅲ中，均分别充入1molCO 和2mo1H₂，发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H₁＝-90.1kJ/mol。三个容器的反应温度分别为T_l、T₂、T₃且恒定不变。当反应均进行到5min时H₂的体积分数如图1所示，其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。

①5min时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器_______（填序号）。

②0-5 min内容器I中用CH₃OH表示的化学反应速率v(CH₃OH)=_______。

③当三个容器中的反应均达到平衡状态时,CO的转化率最高的是容器___________。（填序号，下同）；平衡常数最小的是容器_____________。

(3)CO常用于工业冶炼金属，在不同温度下用CO 还原四种金属氧化物，达到平衡后气体中与温度（T）的关系如图2所示。下列说法正确的是_____（填字母）。

a.工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触面积，减少尾气中CO的含量

b.CO用于工业冶炼金属铬(Cr)时，还原效率不高

c.工业冶炼金属铜(Cu) 时，600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大

d.CO还原PbO₂的反应△H＞0

（4）工业废水中含有甲醛，该厂降解甲醛的反应机理如图3所示，则X表示的粒子是_____，总反应的化学方程式为_________。

Answer

3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H＝-301.3kJ/mol Ⅲ 0.067 mol/(L·min) I Ⅲ bc HCO3- HCHO+O2CO2+H2O

【解析】(1)已知：①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1＝-90.1kJ/mol；②3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2＝-31.0kJ/mol 根据盖斯定律，①×3+②可得3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) ，则△H=(-90.1kJ/mol)×3+(-31.0kJ/mol)＝-301.3kJ/mol ，CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式为3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H＝-301.3kJ/mol；

(2)①2CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H2=-90.1kJ•mol-1，这是一个热反应放，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且T1＜T2＜T3，若未达平衡，温度越高反应速率越快，相同时间内氮气的含量越低，tmin时，氮气的含量Ⅲ比Ⅱ和Ⅰ高，故Ⅲ到达平衡；

② CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始物质的量（mol） 1 2 0

变化的物质的量（mol） x 2x x

变化后物质的量（mol） 1 -x 2 -2x x

则=40%，解得x=，则0-5 min内容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)==0.067 mol/(L·min)；

③对于放热反应而言，温度高会向吸热方向进行程度更大，所以CO的转化率随温度升高而降低，当三个容器中的反应均达到平衡状态时，CO的转化率最高的是容器是温度最低的容器 I；反应进程越大，转化率越高，平衡常数越大，所以平衡常数平衡常数最小的是转化率最小的容器，即温度最高的容器Ⅲ；

（3）a.增高炉的高度，增大CO与铁矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变，故a错误；b.由图象可知用CO工业冶炼金属铬时，一直很高，说明CO转化率很低，故不适合b正确；c.由图象可知温度越低越小，故CO转化率越高，故c正确；d.由图象可知CO还原PbO2的温度越高越高，说明CO转化率越低，平衡逆向移动，故△H＜0，故d错误；故选bc；

（4）碱性条件下HCHO氧化生成的CO2气体溶解在过量的碱性溶液中生成HCO3-，反应的总化学方程式为HCHO+O2CO2+H2O。