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一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料.有机物加氢反应中镍是常用的催化剂.但H2中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒,在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO2,为弄清该方法对催
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一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料.有机物加氢反应中镍是常用的催化剂.但H2中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒,在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO2,为弄清该方法对催化剂的影响,查得资
料如图1、2:
则:(1)①不用通入O2氧化的方法除去CO的原因是___.
②SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)
△H=___.
(2)工业上用一氧化碳制取氢气的反应为:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),已知420℃时,该反应的化学平衡常数K=9.如果反应开始时,在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol,5min末达到平衡,则此时CO的转化率为___,
H2的平均生成速率为___mol•L-1•min-1.
(3)CO与H2反应还可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图3.
电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,则c电极是___(填“正极”或“负极”),c电极的反应方程式为___.若用该电池电解精炼铜(杂质含有Ag和Fe),粗铜应该接此电源的___极(填“c”或“d”),反应过程中析出精铜64g,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标况下的体积为___L.
料如图1、2:
则:(1)①不用通入O2氧化的方法除去CO的原因是___.
②SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)
△H=___.
(2)工业上用一氧化碳制取氢气的反应为:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),已知420℃时,该反应的化学平衡常数K=9.如果反应开始时,在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol,5min末达到平衡,则此时CO的转化率为___,
H2的平均生成速率为___mol•L-1•min-1.
(3)CO与H2反应还可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图3.
电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,则c电极是___(填“正极”或“负极”),c电极的反应方程式为___.若用该电池电解精炼铜(杂质含有Ag和Fe),粗铜应该接此电源的___极(填“c”或“d”),反应过程中析出精铜64g,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标况下的体积为___L.
▼优质解答
答案和解析
(1)①Ni能与氧气反应,使Ni失去催化作用;
故答案为:避免O2与Ni反应再使其失去催化作用;
②由图I可知,O2(g)+2CO(g)=2CO2(g)△H=(-2×283)kJ•mol-1=-566kJ•mol-1,(i)
由图II可知,S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-296kJ•mol-1,(ii)
(i)-(ii)得:SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)△H=-563-(-298)=-270kJ•mol-1,
故答案为:-270kJ/mol;
(2)设参加反应的CO的浓度为x
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L)0.30 0.30 0 0
转化浓度(mol/L) x x x x
转化浓度(mol/L)0.30-x 0.30-x x x
K=9.0=
,x=0.225,
所以CO的转化率α(CO)=
×100%=75%,
氢气反应速率v(H2)=
=0.045mol/(L•min),
故答案为:75%;0.045mol/(L•min);
(3)甲醇具有还原性,在负极上发生氧化反应生成CO2,电极反应式为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,因c为负极,d为正极,粗铜精炼时,粗铜作阳极,与电源的正极d相连,精铜电极电极反应式:Cu2++2e-=Cu,Cu2+的物质的量为=
=1mol,由电子得失守恒可知电子转移2mol,原电池中正极电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,则生成氧气物质的量为0.5mol,体积=0.5mol×22.4L/mol=11.2L,故答案为:负极;CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+;d;11.2.
故答案为:避免O2与Ni反应再使其失去催化作用;
②由图I可知,O2(g)+2CO(g)=2CO2(g)△H=(-2×283)kJ•mol-1=-566kJ•mol-1,(i)
由图II可知,S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-296kJ•mol-1,(ii)
(i)-(ii)得:SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)△H=-563-(-298)=-270kJ•mol-1,
故答案为:-270kJ/mol;
(2)设参加反应的CO的浓度为x
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L)0.30 0.30 0 0
转化浓度(mol/L) x x x x
转化浓度(mol/L)0.30-x 0.30-x x x
K=9.0=
x2 |
(0.30-x)2 |
所以CO的转化率α(CO)=
0.225mol/L |
0.30mol/L |
氢气反应速率v(H2)=
0.225mol/L |
5min |
故答案为:75%;0.045mol/(L•min);
(3)甲醇具有还原性,在负极上发生氧化反应生成CO2,电极反应式为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,因c为负极,d为正极,粗铜精炼时,粗铜作阳极,与电源的正极d相连,精铜电极电极反应式:Cu2++2e-=Cu,Cu2+的物质的量为=
64g |
64g/mol |
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