Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應用對構建生態(tài)文明社會具有重要的意義。

（1）利用CO2和CH4重整可制合成氣（主要成分為CO、H2），已知重整過程中部分反應的熱化學方程式為：

Ⅰ．CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH=+75.0 kJ·mol1

Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.0 kJ·mol1

Ⅲ．CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH=131.0 kJ·mol1

①反應CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH=_________kJ·mol1。

②固定n(CO2)=n(CH4)，改變反應溫度，CO2和CH4的平衡轉化率如圖所示。同溫度下CO2的平衡轉化率大于CH4的平衡轉化率，其原因是_______________。

（2）研究發(fā)現，化石燃料在O2和CO2的混合氣體中燃燒與在空氣中燃燒相比，煙氣中NOx的排放量明顯降低，其主要原因是_________________________。

（3）為研究“CO還原SO2”的新技術，在反應器中加入0.10 mol SO2，改變加入CO的物質的量，反應后體系中產物物質的量隨CO物質的量的變化如圖所示。反應的化學方程式為__________。

（4）碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]毒性小，是一種綠色化工產品，用CO合成(CH3O)2CO，其電化學合成原理為4CH3OH+2CO+O22(CH3O)2CO+2H2O，裝置如圖所示，直流電源的負極為________（填“a”或“b”）；陽極的電極反應式為_____________。

（5）用PdCl2溶液可以檢驗空氣中少量的CO。當空氣中含CO時，溶液中會產生黑色的Pd沉淀。若反應中有0.02 mol電子轉移，則生成Pd沉淀的質量為_______________。

Answer 1

【答案】+247 CO2發(fā)生了其他副反應 CO2代替了N2，減少了N2與O2反應 4CO+2SO24CO2+S2 b 2CH3OH+CO2e(CH3O)2CO+2H+ 1.06 g

【解析】

（1）分析題中重整過程中部分反應的熱化學方程式，可根據蓋斯定律計算目標反應的焓變值。分析圖中轉化率曲線，當n(CO2)=n(CH4)，CO2的轉化率大于CH4，分析重整過程中部分反應的熱化學方程式Ⅱ，可知CO2會和H2發(fā)生副反應。

（2）相比空氣，O2和CO2的混合氣體中沒有N2，CO2代替了N2，減少了N2與O2反應；

（3）分析題給信息，隨著CO的物質的量的增大，生成物X、Y的生成量逐漸增大，但產物X的生成量大于產物Y的生成量。在CO的物質的量為0.20mol時，產物X的生成量保持不變，產物Y的生成量變小。在CO的物質的量為0.20mol時，生成產物X、Y的物質的量分別為0.20mol和0.05mol，根據質量守恒，推斷X、Y的成分，進而得出反應方程式。

（4）由圖可知，該裝置為電解池，根據電解池原理，與電源負極相連的為陰極，發(fā)生還原反應，與電源正極相連的為陽極，發(fā)生氧化反應，根據電解池中陽離子向陰極移動，可判斷出電解池的陰極。根據題給的總反應方程式，寫出電極反應方程式。

（5）依據生成Pd質量，結合PdCl2～Pd～2e-，計算分析。

（1）根據蓋斯定律，由①+②③得到反應CO2(g)+CH4(g)2CO( g)+2H2(g) ΔH=+247 kJ/mol；根據圖示可知，CO2發(fā)生了其他副反應，同溫度下CO2的平衡轉化率大于CH4的平衡轉化率；答案為：①+247；②CO2發(fā)生了其他副反應；

（2）CO2代替了N2，減少了N2與O2反應；答案為：CO2代替了N2，減少了N2與O2反應；

（3）根據圖中信息，若以CO投入量為0.2 mol，則為0.10 mol SO2與0.20 mol CO反應生成0.05 mol Y和0.2 mol X，且“CO還原SO2”，則X與Y中有一種是CO2，根據質量守恒可知X為CO2，則Y只含有硫元素，應該為S2；故反應的化學方程式為：4CO+2SO24CO2+S2；答案為：4CO+2SO24CO2+S2；

（4）在電解池中，陽離子向陰極移動，可以得出b為直流電源的負極；陽極氧化失電子，電極反應式為2CH3OH+CO2e==(CH3O)2CO+2H+；答案為：b；2CH3OH+CO2e(CH3O)2CO+2H+；

（5）若空氣中含CO，溶液中會產生黑色的Pd沉淀。依據PdCl2～Pd～2e，每轉移2 mol電子，生成106 g Pd沉淀，共0.02 mol電子轉移，則生成沉淀的質量==1.06 g。答案為：1.06 g。