Question

【题目】发展“碳一化学”，开发利用我国丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。请回答下列问题：

(1)已知：常温下C(s)的燃烧热△H=-393.5 kJ·mol-1， S(s)的燃娆热△H=-296.0 kJ·mol-l ，CO2(g)+C(S)=2CO(g) △H=+172.5 kJ·mol-1，写出一氧化碳将二氧化硫还原为单质硫的热化学方程式：______

(2)在763 K、3.04×104 kPa时，用CO和H2做原料合成甲醇(CH3OH)，存在下列平衡：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。当原料中CO和H2的比例不同时，对CO的转化率及平衡混合物中甲醇的体积分数都有影响。

①设H2和CO起始物质的量之比为m，平衡时CO的转化率为α，平衡混合物中甲醇的体积分数为y，则m、α、y三者的关系式为y=___。

②根据表中提供的数据，可得出反应物的比例对CO的平衡转化率以及平衡混合物中甲醇的体积分数影响的结论，选择最佳反应物配比m=_______（填“l”、“2”或“3”），理由是_________。

(3)如图是四种金属氧化物被一氧化碳还原，反应达到平衡时lgc(CO)/c(CO2)与温度(T)的关系曲线图：

①8000C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K=_______。

②CO2还原PbO2的反应△H ___0（填“>”或“<”)。判断依据是_________。

(4)科学家正在研究用固态物质作为火箭推进剂。固体推进剂（硝酸钾和蔗糖的混合物）点燃后在燃烧室里燃烧，发生反应KNO3+C12H22O11→CO2↑+N2↑+H2O+K2CO3，（未配平）。则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是_______。

Answer 1

【答案】2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g） ΔH=-270 kJmol-1 a/1+m-2a 2 由表中数据可知，m越大，α越大；开始时m增大，y也随着增大，当m>2 时，m增大，y减小，当m＝2 时，y最大 Cu2O 1×106 < 温度升高，CO 还原 PbO2 的反应的 lgc(CO)/c(CO2)变大，说明 CO 的转化率变低(或其他合理说法) 48∶5

【解析】

(1)已知：常温下C(s)的燃烧热△H=-393.5 kJ.mol-1，即①C(s)+ O2(g)= CO2(g) △H1=-393.5 kJ.mol-1；

S(s)的燃娆热△H=-296.0 kJ．mol-l ，即②S(s)+ O2(g)= SO2(g) △H2=-296.0 kJ.mol-1；

③CO2(g)+C(s)=2CO(g) △H3=+172.5 kJ .mol-1，

根据盖斯定律，由①-②-③得反应2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g） ΔH=△H1-△H2-△H3=-393.5 kJ.mol-1+296.0 kJ.mol-1-172.5 kJ .mol-1=-270 kJmol-1；

(2)①设开始时CO为1mol，则H2为mmol，

由： CO＋2H2CH3OH

n始/ mol：1 m 0

n变/ mol：a 2a a

n平/ mol：1-a m-2a a

平衡时n(总）＝（1＋m-2a）mol

故ｙ＝×100%；

②根据表中提供的数据，可得出反应物的比例对CO的平衡转化率以及平衡混合物中甲醇的体积分数影响的结论，选择最佳反应物配比m=2，理由是由表中数据可知，m越大，α越大；开始时m增大，y也随着增大，当m>2 时，m增大，y减小，当m＝2 时，y最大；

(3)①800℃时，K越大，金属氧化物越易被还原，故Cu2O越易被还原，lgc(CO)/c(CO2)=-6，即lg =-6，则K= 1×106；

②CO2还原PbO2的反应△H<0，判断依据是温度升高，CO 还原 PbO2 的反应的 lgc(CO)/c(CO2)变大，说明 CO 的转化率减小；

(4)反应KNO3+C12H22O11→CO2↑+N2↑+H2O+K2CO3中氮元素由+5价变为0价，碳元素由0价变为+4价，根据氧化还原反应配平得反应48KNO3+5C12H22O11=36CO2↑+12N2↑+55H2O+24K2CO3，则该反应中氧化剂KNO3与还原剂C12H22O11的物质的量之比是48：5。