【題目】數(shù)十年來(lái),化學(xué)工作者對(duì)碳的氧化物做了廣泛深入的研究并取得了一些重要成果.如利用CO2和CH4重整可制合成氣(主要成分為CO、H2),已知重整過(guò)程中部分反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
I、CH4(g)═C(s)+2H2(g)△H=+75.0kJmol1
II、CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=+41.0kJmol1
III、CO(g)+H2(g)═C(s)+H2O(g)△H=﹣131.0kJmol1
(1)反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)═2CO(g)+2H2(g)的△H=kJmol1
(2)固定n(CO2)=n(CH4),改變反應(yīng)溫度,CO2和CH4的平衡轉(zhuǎn)化率見(jiàn)圖甲.

①同溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(填“大于”或“小于”)CH4的平衡轉(zhuǎn)化率,其原因是
②高溫下進(jìn)行該反應(yīng)時(shí)常會(huì)因反應(yīng)I生成“積碳”(碳單質(zhì)),造成催化劑中毒,高溫下反應(yīng)I能自發(fā)進(jìn)行的原因是
(3)一定條件下Pd﹣Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”從而變廢為寶,其反應(yīng)機(jī)理如圖乙所示,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
(4)CO常用于工業(yè)冶煉金屬,如圖是在不同溫度下CO還原四種金屬氧化物達(dá)平衡后氣體中l(wèi)g[c(CO)/c(CO2)]與溫度(t)的關(guān)系曲線圖.下列說(shuō)法正確的是

A.工業(yè)上可以通過(guò)增高反應(yīng)裝置來(lái)延長(zhǎng)礦石和
CO接觸的時(shí)間,減少尾氣中CO的含量
B.CO不適宜用于工業(yè)冶煉金屬鉻(Cr)
C.工業(yè)冶煉金屬銅(Cu)時(shí)較低的溫度有利于
提高CO的利用率
D.CO還原PbO2的反應(yīng)△H>0
(5)在載人航天器中應(yīng)用電化學(xué)原理,以Pt為陽(yáng)極,Pb(CO2的載體)為陰極,KHCO3溶液為電解質(zhì)溶液,還原消除航天器內(nèi)CO2同時(shí)產(chǎn)生O2和新的能源CO,總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2CO2 2CO+O2 , 則其陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

【答案】
(1)+247
(2)大于;CO2發(fā)生了其他副反應(yīng);△S>0
(3)CO2+4H2 CH4+2H2O
(4)BC
(5)4OH﹣4e=O2↑+2H2O
【解析】解:(1)已知:①CH4(g)═C(s)+2H2(g)△H=+75.0kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=+41.0kJ/mol
③CO(g)+H2(g)═C(s)+H2O(g)△H=﹣131.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律①+②﹣③得到反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)═2CO(g)+2H2(g),△H=+247kJ/mol;
所以答案是:+247;(2)①根據(jù)圖示可以看出,CO2發(fā)生了其他副反應(yīng),同溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于CH4的平衡轉(zhuǎn)化率大于;
所以答案是:大于;CO2發(fā)生了其他副反應(yīng);
②反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判據(jù):△H﹣T△S<0,反應(yīng)①△S>0,△H>0,代入判據(jù),得到反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行;
所以答案是:△S>0;(3)據(jù)信息:一定條件下Pd﹣Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”,可以寫出方程式為:CO2+4H2 CH4+2H2O;
所以答案是:CO2+4H2 CH4+2H2O;(4)A、增高爐的高度,增大CO與鐵礦石的接觸,不能影響平衡移動(dòng),CO的利用率不變,故A錯(cuò)誤;
B、由圖象可知用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時(shí),lg[c(CO)/c(CO2)]一直很高,說(shuō)明CO轉(zhuǎn)化率很低,故不適合B正確;
C、由圖象可知溫度越低lg[c(CO)/c(CO2)]越小,故CO轉(zhuǎn)化率越高,故C正確;
D、由圖象可知CO還原PbO2的溫度越高lg[c(CO)/c(CO2)]越高,說(shuō)明CO轉(zhuǎn)化率越低,平衡逆向移動(dòng),故△H<0,故D錯(cuò)誤;
所以答案是:BC;(5)以Pt為陽(yáng)極,Pb(CO2的載體)為陰極,KHCO3溶液為電解質(zhì)溶液,還原消除航天器內(nèi)CO2同時(shí)產(chǎn)生O2和新的能源CO,總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2CO2 2CO+O2 , 則溶液中的氫氧根在陽(yáng)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣,電極反應(yīng)式為:4OH﹣4e=O2↑+2H2O;
所以答案是:4OH﹣4e=O2↑+2H2O.
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征,掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量,通常叫反應(yīng)熱;化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:“等”即 V正=V逆>0;“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡,平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行;“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變;“變”即條件改變,平衡被打破,并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡;與途徑無(wú)關(guān),外界條件不變,可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,都可建立同一平衡狀態(tài)(等效)即可以解答此題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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B. 加熱時(shí),②、③中的溶液均變紅,冷卻后又都變?yōu)闊o(wú)色

C. ④中,浸泡在熱水中的容器內(nèi)氣體顏色變深,浸泡在冰水中的容器內(nèi)氣體顏色變淺

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