Question

一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料．
（1）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）

50-80℃

180-200℃

Ni（CO）₄（g）该反应的△H

 

0（选填“＞”或“=”或“＜”）．
（2）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）；△H₁=-393.5kJ?mol^-1
CO₂（g）+C（s）═2CO（g）；△H₂=+172.5kJ?mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）；△H₃=-296.0kJ?mol^-1
则2CO（g）+SO₂（g）═S（s）+2CO₂（g）△H₃=

 

．
（3）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）
①某温度下，将2mol CO和6mol H₂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

 

．
②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）=0.4mol?L^-1，则该时间内反应速率：v（CH₃OH）=

 

；生产过程中，合成气要进行循环，其目的是

 

．
（4）金属氧化物被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳．如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．则一氧化碳还原三氧化铬反应的化学平衡常数表达式可表示为：
K=

 

．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

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡常数的含义,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）根据大多数的化合反应为放热反应，放热反应的△H＜0；
（2）利用盖斯定律可以根据已知的反应的热化学方程式求反应2CO+SO₂=S+2CO₂的焓变，进而写热化学方程式；
（3）①转化率=

n(CO)(反应)

n(CO)(反应开始)

，根据平衡浓度计算出平衡常数来确定温度；
②计算此时的浓度商Qc，与平衡常数比较，判断反应进行的方向，据此解答；根据氢气的浓度计算甲醇的浓度变化量，再根据v=

△c

△t

计算v（CH₃OH）；合成气进行循环，可以提高原料利用率；
（4）一氧化碳和三氧化铬生成铬和二氧化碳，根据得失电子守恒得其反应方程式为：Cr₂O₃+3CO

△   .

2Cr+3CO₂，该反应中只有二氧化碳和一氧化碳为气体，所以其K=

c 3(CO2)

c 3(CO)

；化学平衡常数越大说明该反应越容易进行，根据化学平衡常数判断；

解答： 解：（1）反应Ni（s）+4CO（g） Ni（CO）₄（g）为化合反应，大多数的化合反应为放热反应，放热反应的△H＜0，故答案为：＜；
（2）根据盖斯定律，反应2CO+SO₂=S+2CO₂的焓变=△H₁-△H₂-△H₃=-270 kJ?mol^-1，故答案为：-270 kJ?mol^-1
（3）①平衡时一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，转化率=

n(CO)(反应)

n(CO)(反应开始)

=

(1-0.4)mol

2mol

×100%=80%，故答案为：80%；
②由表中数据可知，10min时氢气的浓度为0.2mol/L、CO的浓度为0.1mol/L、甲醇的浓度为0.4mol/L，则此时的浓度商Qc=

0.4

0．22×0.1

=100，小于平衡常数160，故反应向正反应方向进行，故V_正＞V_逆；由表中数据可知，l0min内氢气的浓度变化量为（1-0.4）mol/L=0.6mol/L，故甲醇的浓度变化量为0.3mol/L，故v（CH₃OH）=

0.3mol/L

10min

=0.03mol/（L?min），
生产过程中，合成气要进行循环，这样可以提高原料利用率，
故答案为：＞；0.03mol/（L?min）；提高原料利用率（或提高产量、产率亦可）；
（4）一氧化碳还原三氧化铬反应的化学方程式为：3CO（g）+Cr₂O₃（s）

高温  .

2Cr（s）+3CO₂（g），则K=

c 3(CO2)

c 3(CO)

；
800℃时，K越大，金属氧化物越易被还原，故Cu₂O越易被还原，故lg

1

K

=-6，则K=10⁶，
故答案为：

c 3(CO2)

c 3(CO)

；Cu₂O；10⁶．

点评：本题是一道热化学和化学平衡影响因素、化学平衡常数等计算问题，题目综合性强，关键抓住化学平衡计算的三段式法，难度较大．