Question

9．磷及其化合物与人类生产、生活密切相关．请回答下列问题：
（1）少量CO的存在会引起生产中催化剂中毒，常用SO₂氧化CO，本身被还原为S．
已知：①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO （g）△H₁=-l26.4kJ•mol^-1
②③C（s）+O₂ （g）═CO₂ （g）△H₂=-393.5kJ•mol^-1
@S（s）+O₂（g）═SO₂ （g）△H₃=-296.8kJ•mol^-1
则SO₂氧化CO的热化学反应方程式SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-237.4kJ•mol^-1．
（2）CO可用于合成甲醇，反应方程式CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．

①CO转化率与温度、压强的关系如图1所示，该反应△H＜0 （填“＞”或“＜”）
图2中曲线I、II、III对应的平衡常数分别为K₁、K₂、K₃，则它们的大小关系为K₁＞K₂＞K₃．测得B（x，60）点氢气的转化率为40%，则x=3．
②一定务件下，将2molCO和2molH₂置于容枳为2L固定的密闭容器中发生上述反应，达到平街时，CO与H₂体积之比为2：1，则平衡常数K=4.5L²•mol^-2．
（3）处理高浓度乙醛废水的原理：2CH₃CHO+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$CH₃CH₂OH+CH₃COOH．使用惰性电极电解，以一定浓度的CH₃CHO-Na₂SO₄溶液为电解貭溶液模拟工业处理，其装置如图3所示：
①电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体，阳极电极反应分别：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O；CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺．
②在实际处现过程中，阴极区乙醛的去除率可达60%．若在两极区分别注入lm³乙醛的含量为300mg•L^-1的废水，可得到乙醇0.19kg（结果保留2位小数）．

Answer 1

分析 （1）①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-126.4kJ/mol
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-393.5kJ•mol^-1
③S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₃=-296.8kJ•mol^-1
由盖斯定律计算②×2-①×2-③SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）；
（2）①由图可知，温度越高，一氧化碳转化率越小，升温平衡逆向进行，K与温度有关；设起始量氢气为x，一氧化碳物质的量为y；
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
y       x          0
0.6y   0.4x       
则0.6y：0.4x=1：2；
②一定条件下，将2mol CO和2mol H₂置于容积为2L固定的密闭容器中发生上述反应，设消耗一氧化碳浓度为x，
则                     CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L） 1               1             0
变化量（mol/L） x               2x            x
平衡量（mol/L）1-x            1-2x           x
反应达到平衡时CO与H₂体积之比为2：1，以此计算x，结合K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比计算；
（3）①电解过程中，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应，所以阳极上乙醛和氢氧根离子放电；
②设生成乙醇的质量是x，废水中乙醛的质量为1m³×0.3Kg/m³=0.3Kg，乙醛的去除率为60%，则反应的乙醛为0.18Kg，结合CH₃CHO+2e^-+2H₂O═CH₃CH₂OH+2OH^-计算．

解答 解：（1）由①C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₁=-126.4kJ/mol
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-393.5kJ•mol^-1
③S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₃=-296.8kJ•mol^-1
由盖斯定律计算②×2-①×2-③得到SO₂氧化CO的热化学反应方程式：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-237.4kJ•mol^-1；
故答案为：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-237.4kJ•mol^-1；
（2）①由图可知，温度越高，一氧化碳转化率越小，升温平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应为放热反应，△H＜0，温度越高平衡逆向进行，平衡常数减小，所以 K₁＞K₂＞K₃，设起始量氢气为x，一氧化碳物质的量为y；
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
y       x          0
0.6y   0.4x       
则0.6y：0.4x=1：2
x：y=3
故答案为：＜； K₁＞K₂＞K₃；3；
②一定条件下，将2mol CO和2mol H₂置于容积为2L固定的密闭容器中发生上述反应，反应达到平衡时CO与H₂体积之比为2：1，设消耗一氧化碳浓度为x，
则                     CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L） 1               1             0
变化量（mol/L） x               2x            x
平衡量（mol/L）1-x            1-2x           x
（1-x）：（1-2x）=2：1 
解得x=$\frac{1}{3}$，
则平衡常数K=$\frac{\frac{1}{3}}{（1-\frac{1}{3}）（1-\frac{2}{3}）^{2}}$=4.5 L²•mol^-2，
故答案为：4.5 L²•mol^-2；
（3）①电解过程中，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应，所以阳极上乙醛和氢氧根离子放电，所以除了氢氧根离子失电子外，乙醛失电子发生氧化反应，电极反应式为4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O、CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺；阴极上得电子，氢离子得电子生成氢气，电极反应式为4H⁺+4e^-=2H₂↑，
故答案为：CH₃CHO-2e^-+H₂O=CH₃COOH+2H⁺；
②设生成乙醇的质量是x，废水中乙醛的质量为1m³×0.3Kg/m³=0.3Kg，乙醛的去除率为60%，则反应的乙醛为0.18Kg，
CH₃CHO+2e^-+2H₂O═CH₃CH₂OH+2OH^-
  44                                 46
0.18kg                              x
$\frac{44}{0.18kg}=\frac{46}{x}$
解得x=0.19kg
故答案为：0.19．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握盖斯定律应用、平衡三段法、K的计算、电极反应为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，题目难度中等．