Question

【題目】CO在工農業生產中有著重要的應用。

（1）CO是制備很多有機物（如甲醇、乙醇、甲醚等）的原料，現用CO與H2合成甲醇，反應如下：CO(g)+2H2(g)= CH3OH(g) △H=-99kJmol–1。

①已知斷裂1molCO(g)中的化學鍵消耗的能量為1072kJ，斷裂1molH2(g)中的化學鍵消耗的能量為436kJ，則形成1molCH3OH(g)中化學鍵釋放的能量為_____。

②用CH3OH 燃料電池電解精煉粗銅，裝置如圖所示。當消耗1mol甲醇時，d極質量增加了160g，則甲醇應加入____（填“a”或“b”）極，該電池的能量轉化率為________（保留3位有效數字）。

（2）CO與Ni發生羰化反應形成的絡合物可作為催化烯烴反應的催化劑。Ni的羰化反應為Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g) △H<0，T0溫度下，將足量的Ni粉和3.7molCO加入到剛性密閉容器中，10min時反應達到平衡，測得體系的壓強為原來的倍。則：

①0～10min內平均反應速率v(Ni)=________gmin–1。

②研究表明正反應速率v正=k正x4(CO)，逆反應速率v逆 =k逆x[Ni(CO)4]（k正和k逆分別表示正反應和逆反應的速率常數，x為物質的量分數），則T0溫度下，=_____。

③當溫度升高時k正_______k逆（填“大于”“小于”或“等于”），此時CO的轉化率___________（填“變大”“變小”或“不變”）。

④T1溫度下測得一定的實驗數據，計算得到v正～x(CO)和v逆～x[Ni(CO)4]的關系可用如圖進行表示。當降低溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為______、______。

Answer 1

【答案】2043kJ b 83.3% 5.31 9×103（或9000） 小于 變小 D B

【解析】

（1）②本題為原電池和電解池的簡單串聯問題的考核。根據電解原理，d電極質量增加，說明發生了Cu2++2e-=Cu的反應，據此可判斷原電池的正負極。根據析出的Cu質量，計算電解池中轉移的電子數，據此可求出電池的能量轉化率。

（1）①利用ΔH=破壞舊鍵吸收的總能量-形成新鍵釋放的總能量，設形成1molCH3OH(g)中化學鍵釋放的能量為x，則，x=2043kJ。答案為：2043kJ；

②d極質量增加160g，說明d極為陰極，與電源的負極相連，即b極為燃料電池的負極，而燃料從負極加入，所以甲醇應加入b極。d極質量增加160g，析出Cu為2.5mol，轉移電子為；而加入1mol甲醇，由CH3OH～6e-，所以電池的能量轉化率=。答案為：b；83.3%；

（2）設平衡時Ni(CO)4的物質的量為x，根據題意列出反應的三段式：

溫度一定，剛性密閉容器即V一定，根據T、V相同時，，所以，即，x=0.9。

①0～10min內反應掉的Ni為0.9mol，其質量為53.1g，所以0～10min內平均反應速率v(Ni)=。答案為：5.31；

②由以上分析可知，T0溫度下平衡時n(CO)=0.1mol，n[Ni(CO)4]=0.9mol，氣體總物質的量n總=1mol，則x(CO)=0.1，x[Ni(CO)4]=0.9。平衡時v正=v逆，即k正x4(CO)=k逆x[Ni(CO)4]，。答案為：9×103（或9000）；

③由于反應放熱，當溫度升高時平衡逆向移動，即溫度升高對逆反應速率常數影響大，所以k正＜k逆；由于平衡逆向移動，所以CO的轉化率變小；答案為：＜；變小；

④由于反應放熱，溫度降低，平衡正向移動，導致v正、v逆均減小，x(CO)減小，x[Ni(CO)4]增大，所以反應重新達到平衡相應的點分別為D、B。答案為：D；B。