Question

【题目】利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，主要反应如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ·mol－1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－58 kJ·mol－1

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H

（1）反应①的化学平衡常数K的表达式为 ；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线是 ；反应③的△H= kJ·mol－1。

（2）合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时体系中的CO平衡转化率α(CO)与温度和压强的关系如图2所示。图中的压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ；α(CO)随温度升高而减小，其原因是 。

（3）为安全起见，工业生产中需对空气中的CO进行检测。

①粉红色的PdCl2溶液可以检测空气中少量的CO。若空气中含CO，则溶液中会产生黑色的Pd沉淀，每生成5.3gPd沉淀，反应中转移的电子数为 。

②使用电化学CO气体传感器定量检测空气中CO含量，其模型如图所示。这种传感器利用了原电池原理，则该电池的负极反应式为 。

（4）CO与Fe在一定条件下可形成五羰基铁[Fe(CO)5]，该化合物易吸收H2生成氢化羰基铁。氢化羰基铁为二元弱酸，可与NaOH反应生成四羰基铁酸二钠。五羰基铁吸收H2的化学方程式为 。

Answer 1

【答案】（1） a +41

（2）p3>p2>p1反应①为放热反应，升高温度，平衡左移，α(CO)减小；反应③为吸热反应，升高温度，平衡右移，α(CO)也减小

（3）①6.02×1022 ②CO+H2O―2e―=CO2+2H+

（4）Fe(CO)5+H2=H2Fe(CO)4+CO

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则反应①的化学平衡常数K的表达式为；由于正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，因此a正确。根据盖斯定律可知②－①即得到反应③的△H＝－58kJ/mol＋99kJ/mol＝＋41kJ/mol。

（2）反应①为放热反应，升高温度时，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO；因此最终结果是随温度升高，使CO的转化率降低；相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高，所以图2中的压强由大到小为P3＞P2＞P1。

（3））①粉红色的PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO，若空气中含CO，则溶液中会产生黑色的Pd沉淀．每生成5.3gPd沉淀，物质的量＝5.3g÷106g/mol＝0.05mol，依据PdCl2～Pd～2e-，转移电子数为0.05mol×2×NA=0.1NA；

②测定一氧化碳气体含量，使一氧化碳发生氧化还原反应生成二氧化碳，原电池的负极是失电子发生氧化反应，酸性介质中负极电极反应为CO+H2O―2e―=CO2+2H+；

（4）Fe与CO可形成五羰基铁[Fe（CO）5]，该化合物相当活泼，易于吸收H2生成氢化羰基铁，氢化羰基铁为二元弱酸，可与NaOH反应生成四羰基铁酸二钠，依据题干信息推知，反应的化学方程式为：Fe(CO)5+H2=H2Fe(CO)4+CO。