Question

【題目】數(shù)十年來，化學(xué)工作者對碳的氧化物做了廣泛深入的研究并取得了一些重要成果。在高溫高壓下CO具有極高的化學(xué)活性，能與多種單質(zhì)或化合物反應(yīng)。

（1）工業(yè)上常采用水蒸氣噴到灼熱的炭層上實現(xiàn)煤的氣化（制得CO、H2），該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。

（2）上述煤氣化過程中需向炭層交替噴入空氣和水蒸氣，噴入空氣的目的是 ；反應(yīng)生成的氣體在加熱、催化劑作用條件下可合成液體燃料甲醇，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（3）一定條件下，CO與H2可合成甲烷，反應(yīng)方程式為：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O （g）該條件下，該反應(yīng)能夠自發(fā)進行的原因是 。

（4）CO—空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是攙雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－。該電池正極的電極反應(yīng)式為 。

（5）工業(yè)上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，反應(yīng)方程式為：

CH3OH（g）＋CO（g） HCOOCH3（g） ΔH =－29.1 kJ·mol－1

科研人員對該反應(yīng)進行了研究，部分研究結(jié)果如下：

①根據(jù)反應(yīng)體系的壓強對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響并綜合考慮生產(chǎn)成本因素，工業(yè)制取甲酸甲酯應(yīng)選擇的壓強為 。

a．3.5×106Pa b．4.0×106Pa c．5.0×106Pa

②實際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是 ，其理由是 。

Answer 1

【答案】（1）C＋H2OCO＋H2

（2）讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量 CO + 2H2CH3OH

（3） ΔH＜0

（4）O2 + 4e－=2O2－

（5）①b

②80℃；溫度低于80℃，反應(yīng)速率較��；溫度高于80℃，升溫對反應(yīng)速率影響較小，且該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低。

【解析】

試題分析：（1）工業(yè)上常采用水蒸氣噴到灼熱的炭層上實現(xiàn)煤的氣化（制得CO、H2），該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：C＋H2OCO＋H2。

故答案為：C＋H2OCO＋H2；

（2）根據(jù)（1）煤和水蒸氣的反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣要吸熱，故噴入空氣的目的是讓部分炭燃燒，提

供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量；一氧化碳和氫氣在一定條件下合成甲醇的原理為：CO+2H2CH3OH。

故答案為：讓部分炭燃燒，提供炭與水蒸氣反應(yīng)所需要的熱量；CO+2H2CH3OH；

（3）①CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g），反應(yīng)△S＜0，依據(jù)自發(fā)進行的判斷依據(jù)△H-T△S＜0，所以△H＜0。

故答案為：該反應(yīng)△H＜0；

（4）CO一空氣燃料電池，一氧化碳在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)是攙雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CO-2e-+O2-=CO2，正極電極反應(yīng)為：O2 + 4e－=2O2－。

故答案為：O2 + 4e－=2O2－；

（5）①從反應(yīng)壓強對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率“看，圖象中轉(zhuǎn)化率變化最大的是4.0×106Pa，即b正確。

故答案為：b；

②實際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80°C，依據(jù)圖象分析溫度在溫度低于80℃，反應(yīng)速率較�。粶囟雀哂�80℃，升溫對反應(yīng)速率影響較小，且該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低。

故答案為：80℃；溫度低于80℃，反應(yīng)速率較��；溫度高于80℃，升溫對反應(yīng)速率影響較小，且該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低。