Question

【題目】利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇，主要反應如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ·mol－1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－58 kJ·mol－1

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H

（1）反應①的化學平衡常數K的表達式為 ；圖1中能正確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線是 ；反應③的△H= kJ·mol－1。

（2）合成氣的組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時體系中的CO平衡轉化率α(CO)與溫度和壓強的關系如圖2所示。圖中的壓強p1、p2、p3由大到小的順序為 ；α(CO)隨溫度升高而減小，其原因是 。

（3）為安全起見，工業生產中需對空氣中的CO進行檢測。

①粉紅色的PdCl2溶液可以檢測空氣中少量的CO。若空氣中含CO，則溶液中會產生黑色的Pd沉淀，每生成5.3gPd沉淀，反應中轉移的電子數為 。

②使用電化學CO氣體傳感器定量檢測空氣中CO含量，其模型如圖所示。這種傳感器利用了原電池原理，則該電池的負極反應式為 。

（4）CO與Fe在一定條件下可形成五羰基鐵[Fe(CO)5]，該化合物易吸收H2生成氫化羰基鐵。氫化羰基鐵為二元弱酸，可與NaOH反應生成四羰基鐵酸二鈉。五羰基鐵吸收H2的化學方程式為 。

Answer 1

【答案】（1） a +41

（2）p3>p2>p1反應①為放熱反應，升高溫度，平衡左移，α(CO)減小；反應③為吸熱反應，升高溫度，平衡右移，α(CO)也減小

（3）①6.02×1022 ②CO+H2O―2e―=CO2+2H+

（4）Fe(CO)5+H2=H2Fe(CO)4+CO

【解析】

試題分析：（1）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，則反應①的化學平衡常數K的表達式為；由于正方應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，因此a正確。根據蓋斯定律可知②－①即得到反應③的△H＝－58kJ/mol＋99kJ/mol＝＋41kJ/mol。

（2）反應①為放熱反應，升高溫度時，平衡向左移動，使得體系中CO的量增大；反應③為吸熱反應，平衡向右移動，又產生CO；因此最終結果是隨溫度升高，使CO的轉化率降低；相同溫度下，由于反應①為氣體分子數減小的反應，加壓有利于提升CO的轉化率；而反應③為氣體分子數不變的反應，產生CO的量不受壓強影響，故增大壓強時，有利于CO的轉化率升高，所以圖2中的壓強由大到小為P3＞P2＞P1。

（3））①粉紅色的PdCl2溶液可以檢驗空氣中少量的CO，若空氣中含CO，則溶液中會產生黑色的Pd沉淀．每生成5.3gPd沉淀，物質的量＝5.3g÷106g/mol＝0.05mol，依據PdCl2～Pd～2e-，轉移電子數為0.05mol×2×NA=0.1NA；

②測定一氧化碳氣體含量，使一氧化碳發生氧化還原反應生成二氧化碳，原電池的負極是失電子發生氧化反應，酸性介質中負極電極反應為CO+H2O―2e―=CO2+2H+；

（4）Fe與CO可形成五羰基鐵[Fe（CO）5]，該化合物相當活潑，易于吸收H2生成氫化羰基鐵，氫化羰基鐵為二元弱酸，可與NaOH反應生成四羰基鐵酸二鈉，依據題干信息推知，反應的化學方程式為：Fe(CO)5+H2=H2Fe(CO)4+CO。