Question

【題目】一氧化碳是一種用途相當廣泛的化工基礎原料。

⑴.利用下列反應可以將粗鎳轉化為純度達99.9%的高純鎳。

Ni（s）＋4CO（g）Ni（CO）4（g）該反應的ΔH_______0（選填“＞”或“＝”或“＜”）。

⑵.在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質硫。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

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

⑶.工業上一般采用CO與H2反應合成可再生能源甲醇，反應如下:

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

某溫度下，將２molCO和６molH2充入２L的密閉容器中，充分反應達到平衡后，測

得c（CO）=0.2mol·L－1，則CO的轉化率為___________。

合成氣經壓縮升溫后進入10m3甲醇合成塔，在催化劑作用下，通過反應進行甲醇合成，T1℃下此反應的平衡常數為160。此溫度下，在密閉容器中加入一定量CO和H2，反應到某時刻測得各組分的濃度如下：

物質	H2	CO	CH3OH
濃度/（mol·L－1）	0.2	0.1	0.4

比較此時正、逆反應速率的大小：v正_______v逆 （填“>”、“<”或“＝”）；若其他條件不變，在T2℃反應10min后達到平衡，c（H2）＝0.4 mol·L－1，則該時間內反應速率：v（CH3OH）＝__________；

（4）金屬氧化物被一氧化碳還原生成金屬單質和二氧化碳。下圖是四種金屬氧化物被一氧化碳還原時lg[c（CO）/c（CO2）]與溫度（t）的關系曲線圖。800℃時，其中最易被還原的金屬氧化物是____（填化學式），該反應的平衡常數數值（K）等于____________。

Answer 1

【答案】 ＜ －270 kJ·mol－1 80% > 0.03 mol·L－1·min－1 Cu2O 106

【解析】本題考查蓋斯定律的應用，化學平衡、化學反應速率的有關計算，化學圖像的分析與判斷等知識，該題綜合性強，掌握基本知識即可解答。

（1）根據方程式可知，升高溫度平衡向逆反應方向移動，所以正反應是放熱反應，即該反應的ΔH<0。

（2）反應①C（s）＋O2（g）＝CO2（g）ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1、反應②CO2（g）＋C（s）＝2CO（g）ΔH2＝+172.5 kJ·mol－1、反應③S（s）＋O2（g）＝SO2（g）ΔH3＝－296.0 kJ·mol－1，根據蓋斯定律，①－②－③即可得到2CO（g）＋SO2（g）＝S（s）＋2CO2（g），所以反應熱ΔH4＝-393.5kJ·mol-1－172.5kJ·mol-1＋296.0kJ·mol-1＝－270kJ·mol-1。

（3）將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應達到平衡，測得c（CO）=0.2molL-1，物質的量為0.4mol。

CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）

起始量（mol） 2 6 0

變化量（mol）1.6 3.2 1.6

平衡量（mol）0.4 2.8 1.6

則CO的轉化率為=1.6÷2×100%=80%。

根據表格提供的信息，該反應的Q=0.4÷(0.1×0.2×0.2)=100<K=160，該反應向正反應方向移動，則此時正、逆反應速率的大小：v正>v逆 。根據表格提供的信息，起始氫氣的濃度為0.2+0.4×2=1，其他條件不變，在T2℃反應10min后達到平衡，此時c（H2）＝0.4 mol·L－1，所以反應消耗的氫氣的濃度為0.6mol·L-1，生成甲醇的濃度為0.3mol·L-1，則該時間內反應速率：v（CH3OH）＝0.3mol·L-1÷10min=0.03 mol·L－1·min－1。

（4）800℃時，K越大，金屬氧化物越易被還原，所以最易被還原的金屬氧化物是Cu2O；根據題意，反應的化學方程式為Cu2O+CO2Cu+CO2 ，lg[c（CO）/c（CO2）]=-6，則K=[CO2]÷[CO]=106。