Question

【題目】處理、回收CO是環境科學家研究的熱點課題。

（1）CO用于處理犬氣污染物N2O所發生的反應為：N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g) ΔH，幾種物質的相對能量如下：

物質	N2O(g)	CO(g)	CO2(g)	N2(g)
相對能量kJ·mol-1	475.5	283	0	393.5

①ΔH=______kJ·mol-1；改變下列“量”，一定會引起ΔH發生變化的是____填代號）

A．反應物濃度 B．催化劑 C．化學計量數

②有人提出上述反應可以用Fe作催化劑。其總反應分兩步進行：第一步：Fe+N2O=FeO+N2，第二步：______（寫化學方程式）。第二步反應不影響總反應達到平衡所用時間，由此推知，第二步反應活化能____第一步反應活化能（填“大于”、“小于”或等于”）。

（2）在實驗室，釆用I2O5測定空氣中CO的含量。在密閉容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO，發生反應：I2O5(g)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)。測得CO的轉化率如圖1所示。

①相對曲線a，曲線b僅改變一個條件，改變的條件可能是______。

②在此溫度下，該可逆反應的平衡常數K=_____（用含x的代數式表示）。

（3）工業上，用CO和H2合成CH3OH。在1L恒容密閉容器中充入1molCO(g)和nmolH2，在250℃發生反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，測得混合氣體中CH3OH的體積分數與H2的物質的量的關系如圖2所示。在a、b、c、d點中，CO的平衡轉化率最大的點是___。

（4）CO-空氣堿性燃料電池（用KOH作電解質），當恰好完全生成KHCO3時停止放電。寫出此時負極的電極反應式：______。

Answer 1

【答案】-365 C FeO++CO=Fe++CO2 小于 加入催化劑（或增大壓強） d CO-2e-+3OH-=HCO3-+H2O

【解析】

(1)①△H=生成物所具有的總能量-反應物所具有的總能量；反應熱只與具體反應的化學計量數有關，與溫度、壓強、催化劑、轉化率、反應物濃度等無關；

②根據催化劑定義，第二步反應對總反應速率沒有影響，說明第一步是慢反應，控制總反應速率；

(2)①對于氣體分子數相同的反應，加壓可以增大濃度，正、逆反應速率同倍數增大；加入催化劑，正、逆反應速率同倍數增大，平衡不移動；

②根據平衡常數定義計算；

(3)圖2中，b點代表平衡點，增大H2、CO的投料比，CO的平衡轉化率增大，故d點CO的平衡轉化率最大；

(4)負極上CO發生氧化反應生成KHCO3。

(1)①△H=生成物所具有的總能量-反應物所具有的總能量=(393.5+0-475.5-283)kJmol-1=-365kJmol-1；反應熱只與具體反應的化學計量數有關，與溫度、壓強、催化劑、轉化率、反應物濃度等無關，故答案為C；

②根據催化劑定義，第二步反應中，中間產物(FeO+)氧化CO生成CO2本身被還原成Fe+，FeO++CO=Fe++CO2，第二步反應對總反應速率沒有影響，說明第一步是慢反應，控制總反應速率，第二步反應速率大于第一步反應速率，反應速率越快，活化能越低，則第二步反應的活化能小于第一步反應的活化能；

(2)①曲線b和曲線a的平衡狀態相同，曲線b反應速率較大，對于氣體分子數相同的反應，加壓可以增大濃度，正、逆反應速率同倍數增大，加入催化劑，正、逆反應速率同倍數增大，平衡不移動，曲線b僅改變一個條件，改變的條件可能是加入催化劑(或增大壓強)；

②設CO的起始濃度為c(對于等氣體分子數反應，體積始終不變)，平衡時，c(CO)=(1-x)cmolL-1，c(CO2)=xcmolL-1，K==；

(3)圖2中，b點代表平衡點，增大H2、CO的投料比，CO的平衡轉化率增大，在a、b、c、d點中，CO的平衡轉化率最大的點是d，故答案為d；

(4)負極上CO發生氧化反應生成KHCO3，負極的電極反應式：CO-2e-+3OH-=HCO3-+H2O。