Question

10．碳及其化合物与人类生产、生活密切相关．
（1）在化工生产过程中，少量CO的存在会引起催化剂中毒，为了防止催化剂中毒，常用SO₂将CO氧化，SO₂被还原为S．
已知：C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H₁=-126.4kJ•mol^-1
C（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为SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-237.4kJ•mol^-1．
（2）一种新型CO燃料电池工作原理如图所示．
①负极电极反应式：CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂；正极电极反应式：O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-．
②电极A处产生的CO₂有部分参与循环利用，其利用率为50%．

Answer 1

分析 （1）已知：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
依据盖斯定律计算②×2-①×2-③得到答案；
（2）①负极是一氧化碳发生氧化反应，生成二氧化碳，电极反应2CO+2CO₃^2--4e^-=4CO₂，而正极反应为：O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
②依据电极反应电子守恒计算．

解答 解：（1）已知：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
依据盖斯定律计算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负极是一氧化碳发生氧化反应，生成二氧化碳，电极反应式为：CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂，正极电极反应为：O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-，
故答案为：CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂；O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
②根据负极2CO+2CO₃^2--4e^-=4CO₂，而正极反应为O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-，所以在转移4mol电子相同的情况下负极产生4mol的二氧化碳，而正极消耗2mol的二氧化碳，所以利用率为50%，故答案为：50%．

点评 本题目综合考查盖斯定律的应用、化学反应平衡常数的计算和应用等方面的知识，侧重于影响平衡移动及平衡常数的因素的考查，注意知识的归纳和整理是关键，题目难度中等．注意（2）燃料电池反应的特点．