Question

一氧化碳是一种用途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

50-80℃    .

180-200℃

Ni（CO）₄（g），则该反应的△H

 

．（选填“＞”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
请写出CO除SO₂的热化学方程式

 

．
（3）工业上用一氧化碳制取氢气的反应为：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），已知420℃时，该反应的化学平衡常数为9.0．如果反应开始时，在2L的密闭容器中充入CO和H₂O的物质的量都是0.60mol，5min末达到平衡，则此时CO的转化率为

 

，H₂的平均生成速率为

 

．
（4）如图l是一种新型燃料电池，它以CO为燃料，一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融混合物为电解质，图2是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验．

回答下列问题：
①写出A极发生的电极反应式

 

．
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与

 

极（填“C”或“D”）相连．
③当消耗标准状况下2.24L CO时，C电极的质量变化为

 

．

Answer 1

考点：反应热和焓变,热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）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）根据所给反应的平衡常数，利用三段式法计算出平衡浓度减小求算；
（4）①根据CO具有还原性，在负极上发生氧化反应生成CO₂，结合电解质书写电极反应式；
②根据A为负极，B为正极，粗铜精炼时，粗铜作阳极，与电源的正极相连；
③根据电子得失守恒以及精铜中铜离子得到电子来计算．

解答： 解：（1）反应Ni（s）+4CO（g）

50-80℃

180-200℃

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：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）；△H₃=-270 kJ?mol^-1；
（3）设参加反应的CO的浓度为x         
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol/L）0.30    0.30      0        0
转化浓度（mol/L） x       x        x        x
转化浓度（mol/L）0.30-x  0.30-x    x        x
K=9.0=

[CO2]?[H2]

[CO[?[H2O]

=

x2

(0.30-x)2

，x=0.225，所以CO的转化率α（CO）=

0.225

0.30

×100%=75%，氢气反应速率v（H₂）=

0.225mol/L

5min

=0.045mol/（L?min），
故答案为：75%；0.045mol/（L?min）；
（4）①CO具有还原性，在负极上发生氧化反应生成CO₂，电极反应式为：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂，
故答案为：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；
②因A为负极，B为正极，粗铜精炼时，粗铜作阳极，与电源的正极相连，故选：D
③当消耗标准状况下1.12L CO时，电极反应式：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂，失去电子为

2.24L

22.4L/mol

×2=0.1mol，精铜电极电极反应式：Cu²⁺+2e^-=Cu，由电子得失守恒可知Cu²⁺的物质的量为

0.2mol

2

=0.1mol，精铜电极的质量增加的质量为：0.1mol×64g/mol=6.4g，
故答案：增加6.4g．

点评：本题考查了化学平衡常数的求算、电解质原理、原电池原理、氧化还原反应，综合性强，难度较大．