Question

【题目】一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料。

⑴. 利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。

Ni（s）＋4CO（g）Ni（CO）4（g） 该反应的ΔH_______0（选填“＞”或“＝”或“＜”）。

⑵. 在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。已知：

C（s）＋O2（g）＝CO2（g）；ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1

CO2（g）＋C（s）＝2CO（g）；ΔH2＝+172.5 kJ·mol－1

S（s）＋O2（g）＝SO2（g）；ΔH3＝－296.0 kJ·mol－1

则2CO（g）＋SO2（g）＝S（s）＋2CO2（g） ΔH4＝________。

⑶. 工业上一般采用CO与H2反应合成可再生能源甲醇，反应如下:

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

某温度下，将２molCO和６molH2充入２L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测

得c（CO）=0.2mol·L－1，则CO的转化率为___________。

合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔，在催化剂作用下，通过反应进行甲醇合成，T1℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入一定量CO和H2，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	H2	CO	CH3OH
浓度/（mol·L－1）	0.2	0.1	0.4

比较此时正、逆反应速率的大小：v正_______v逆 （填“>”、“<”或“＝”）；若其他条件不变，在T2℃反应10min后达到平衡，c（H2）＝0.4 mol·L－1，则该时间内反应速率：

v（CH3OH） ＝__________；

（4）金属氧化物被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。下图是四种金属氧化物被一氧化碳还原时lg[c（CO）/c（CO2）]与温度（t）的关系曲线图。800℃时，其中最易被还原的金属氧化物是____（填化学式），该反应的平衡常数数值（K）等于____________。

Answer 1

【答案】 ⑴＜ ⑵ －270 kJ·mol－1 ⑶80% > 0.03 mol·L－1·min－1 ⑷Cu2O 106

【解析】本题考查盖斯定律的应用，化学平衡、化学反应速率的有关计算，化学图像的分析与判断等知识，该题综合性强，掌握基本知识即可解答。

（1）根据方程式可知，升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即该反应的ΔH<0。

（2）反应①C（s）＋O2（g）＝CO2（g）ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1、反应②CO2（g）＋C（s）＝2CO（g）ΔH2＝+172.5 kJ·mol－1、反应③S（s）＋O2（g）＝SO2（g）ΔH3＝－296.0 kJ·mol－1，根据盖斯定律，①－②－③即可得到2CO（g）＋SO2（g）＝S（s）＋2CO2（g），所以反应热ΔH4＝-393.5kJ·mol-1－172.5kJ·mol-1＋296.0kJ·mol-1＝－270kJ·mol-1。

（3）将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡，测得c（CO）=0.2molL-1，物质的量为0.4mol。

CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）

起始量（mol） 2 6 0

变化量（mol） 1.6 3.2 1.6

平衡量（mol） 0.4 2.8 1.6

则CO的转化率为=1.6÷2×100%=80%。

根据表格提供的信息，该反应的Q=0.4÷(0.1×0.2×0.2)=100<K=160，该反应向正反应方向移动，则此时正、逆反应速率的大小：v正>v逆 。根据表格提供的信息，起始氢气的浓度为0.2+0.4×2=1，其他条件不变，在T2℃反应10min后达到平衡，此时c（H2）＝0.4 mol·L－1，所以反应消耗的氢气的浓度为0.6mol·L-1，生成甲醇的浓度为0.3mol·L-1，则该时间内反应速率：v（CH3OH）＝0.3mol·L-1÷10min=0.03 mol·L－1·min－1。

（4）800℃时，K越大，金属氧化物越易被还原，所以最易被还原的金属氧化物是Cu2O；根据题意，反应的化学方程式为Cu2O+CO2Cu+CO2 ，lg[c（CO）/c（CO2）]=-6，则K=[CO2]÷[CO]=106。