Question

【题目】数十年来，化学工作者对碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。在高温高压下CO具有极高的化学活性，能与多种单质或化合物反应。

（1）工业上常采用水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化（制得CO、H2），该反应的化学方程式是 。

（2）上述煤气化过程中需向炭层交替喷入空气和水蒸气，喷入空气的目的是 ；反应生成的气体在加热、催化剂作用条件下可合成液体燃料甲醇，该反应的化学方程式为 。

（3）一定条件下，CO与H2可合成甲烷，反应方程式为：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O （g）该条件下，该反应能够自发进行的原因是 。

（4）CO—空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。该电池正极的电极反应式为 。

（5）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，反应方程式为：

CH3OH（g）＋CO（g） HCOOCH3（g） ΔH =－29.1 kJ·mol－1

科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素，工业制取甲酸甲酯应选择的压强为 。

a．3.5×106Pa b．4.0×106Pa c．5.0×106Pa

②实际工业生产中采用的温度是 ，其理由是 。

Answer 1

【答案】（1）C＋H2OCO＋H2

（2）让部分炭燃烧，提供炭与水蒸气反应所需要的热量 CO + 2H2CH3OH

（3） ΔH＜0

（4）O2 + 4e－=2O2－

（5）①b

②80℃；温度低于80℃，反应速率较小；温度高于80℃，升温对反应速率影响较小，且该反应放热，升高温度平衡逆向移动，转化率降低。

【解析】

试题分析：（1）工业上常采用水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化（制得CO、H2），该反应的化学方程式是：C＋H2OCO＋H2。

故答案为：C＋H2OCO＋H2；

（2）根据（1）煤和水蒸气的反应生成一氧化碳和氢气要吸热，故喷入空气的目的是让部分炭燃烧，提

供炭与水蒸气反应所需要的热量；一氧化碳和氢气在一定条件下合成甲醇的原理为：CO+2H2CH3OH。

故答案为：让部分炭燃烧，提供炭与水蒸气反应所需要的热量；CO+2H2CH3OH；

（3）①CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g），反应△S＜0，依据自发进行的判断依据△H-T△S＜0，所以△H＜0。

故答案为：该反应△H＜0；

（4）CO一空气燃料电池，一氧化碳在负极失电子发生氧化反应，电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2．该电池负极的电极反应式为：CO-2e-+O2-=CO2，正极电极反应为：O2 + 4e－=2O2－。

故答案为：O2 + 4e－=2O2－；

（5）①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率“看，图象中转化率变化最大的是4.0×106Pa，即b正确。

故答案为：b；

②实际工业生产中采用的温度是80°C，依据图象分析温度在温度低于80℃，反应速率较小；温度高于80℃，升温对反应速率影响较小，且该反应放热，升高温度平衡逆向移动，转化率降低。

故答案为：80℃；温度低于80℃，反应速率较小；温度高于80℃，升温对反应速率影响较小，且该反应放热，升高温度平衡逆向移动，转化率降低。