Question

5．钴及其化合物可应用与催化剂、电池、颜料与染料等．

（1）CoO是一种油漆添加剂，可通过反应①②制备．
①2Co（s）+O₂（g）═2CoO（s）△H₁=akJ•mol^-1
②2CoCO₃（s）═CoO（s）+CO₂ （g）△H₂=akJ•mol^-1
则反应2Co（s）+O₂（g）+2CO₂（g）═2CoO₃（s） 的△H=（a-2b）kJ•mol^-1
（2）某锂电池的电解质可传导Li⁺，电池反应式为：LiC₆+CoO₂?C₆+LiCoO₂
①电池放电时，负极的电极反应式为，Li⁺向正极移动（填“正极”或“负极“）．
②一种回收电极中Co元素的方法是：将LiCoO₂与H₂O₂、H₂SO₄反应生成CoSO₄．该反应的化学方程式为2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄═Li₂SO₄+2CoSO₄+4H₂O+O₂↑
（3）BASF高压法制备醋酸采用钴碘催化循环过程如图1所示，该循环的总反应方程式为CO+CH₃OH→CH₃COOH（反应条件无需列出）
（4）某含钴催化剂可同时催化去除柴油车尾气中的碳烟（C）和NOx．不同温度下，将10mol模拟尾气（成分如图2所示）以相同的流速通过该催化剂，测得所有产物（CO₂、N₂、N₂O）与NO的相关数据结果如表 

模拟尾气	气体			碳烟
	NO	O2	He
物质的量分数或物质的量	0.25%	5%	94.75%	a mol

①380℃时，测得排出的气体中含0.45 mol O₂和0.0525 mol CO₂，则Y的化学式为N₂O．
②实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO₂的原因是NO较NO₂稳定，NO₂气体中存在N₂O₄，不便于定量测定．

Answer 1

分析 （1）①2Co（s）+O₂（g）═2CoO（s）△H₁=akJ•mol^-1；②2CoCO₃（s）═CoO（s）+CO₂ （g）△H₂=akJ•mol^-1；根据盖斯定律，则反应2Co（s）+O₂（g）+2CO₂（g）═2CoO₃（s） 的△H=△H₁-2△H₂；
（2）①原电池中，负极发生氧化反应，阳离子向正极移动；
②LiCoO₂中的Co是+3价，变成CoSO₄中的Co是+2价，所以LiCoO₂是氧化剂，则是H₂O₂是还原剂，由此书写反应的化学方程式；
（3）由图1可知右边下面进去1mol的水，而上面又出来1mol的水，所以实际反应的是甲醇；左边上面进去1mol的水，而下面又出来1mol的水，参与反应的是一氧化碳，而生成的醋酸，由此书写总的反应方程式；
（4）①模拟尾气中一氧化氮的物质的量为：0.25%×10mol=0.025mol，而图中参与反应生成X和Y的一氧化氮的物质的量为：0.025mol×（8%+16%）=0.006mol，模拟尾气中O₂的物质的量为：10mol×5%=0.5mol，测得排出的气体中含0.45 mol O₂，说明实际参与反应的氧气的物质的量为0.05mol，同时测得0.0525 mol CO₂，根据氧守恒，可知氧化二氮的物质的量为：0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol，根据氮守恒可知氮气的物质的量为：$\frac{0.006-0.001×2}{2}$=0.002mol，所以16%对应的是氮气，而8%对应是氧化二氮；
②二氧化氮与四氧化二氮之间存在双聚平衡，所以无纯的二氧化氮，由此分析解答．

解答 解：（1）①2Co（s）+O₂（g）═2CoO（s）△H₁=akJ•mol^-1；②2CoCO₃（s）═CoO（s）+CO₂ （g）△H₂=akJ•mol^-1；根据盖斯定律，则反应2Co（s）+O₂（g）+2CO₂（g）═2CoO₃（s） 的△H=△H₁-2△H₂=（a-2b）kJ•mol^-1，故答案为：（a-2b）kJ•mol^-1；
（2）①原电池中，负极发生氧化反应，电极反应式为：LiC₆-e^-═Li⁺+C₆，阳离子向正极移动，故答案为：LiC₆-e^-═Li⁺+C₆；正极；
②LiCoO₂中的Co是+3价，变成CoSO₄中的Co是+2价，所以LiCoO₂是氧化剂，则是H₂O₂是还原剂，则化学方程式为：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄═Li₂SO₄+2CoSO₄+4H₂O+O₂↑，故答案为：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄═Li₂SO₄+2CoSO₄+4H₂O+O₂↑；
（3）由图1可知右边下面进去1mol的水，而上面又出来1mol的水，所以实际反应的是甲醇；左边上面进去1mol的水，而下面又出来1mol的水，参与反应的是一氧化碳，而生成的醋酸，所以总反应的方程式为：CO+CH₃OH→CH₃COOH，故答案为：CO+CH₃OH→CH₃COOH；
（4）①模拟尾气中一氧化氮的物质的量为：0.25%×10mol=0.025mol，而图中参与反应生成X和Y的一氧化氮的物质的量为：0.025mol×（8%+16%）=0.006mol，模拟尾气中O₂的物质的量为：10mol×5%=0.5mol，测得排出的气体中含0.45 mol O₂，说明实际参与反应的氧气的物质的量为0.05mol，同时测得0.0525 mol CO₂，根据氧守恒，可知氧化二氮的物质的量为：0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol，根据氮守恒可知氮气的物质的量为：$\frac{0.006-0.001×2}{2}$=0.002mol，所以16%对应的是氮气，而8%对应是氧化二氮，即Y对应是N₂O，故答案为：N₂O；
②二氧化氮与四氧化二氮之间存在双聚平衡，所以无纯的二氧化氮，故答案为：NO较NO₂稳定，NO₂气体中存在N₂O₄，不便于定量测定．

点评 本题考查盖斯定律、电化学和图象问题，综合性强，有一定的难度，特别是（4）中一氧化氮并未完全参与反应，然后运用原子守恒分析解答．