Question

【題目】數(shù)十年來，化學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．如利用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(yīng)的熱化學方程式為：
I、CH4（g）═C（s）+2H2（g）△H=+75.0kJmol﹣1
II、CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=+41.0kJmol﹣1
III、CO（g）+H2（g）═C（s）+H2O（g）△H=﹣131.0kJmol﹣1
（1）反應(yīng)CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）的△H=kJmol﹣1 ．
（2）固定n（CO2）=n（CH4），改變反應(yīng)溫度，CO2和CH4的平衡轉(zhuǎn)化率見圖甲．

①同溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率（填“大于”或“小于”）CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，其原因是
②高溫下進行該反應(yīng)時常會因反應(yīng)I生成“積碳”（碳單質(zhì)），造成催化劑中毒，高溫下反應(yīng)I能自發(fā)進行的原因是 ．
（3）一定條件下Pd﹣Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”從而變廢為寶，其反應(yīng)機理如圖乙所示，該反應(yīng)的化學方程式為
（4）CO常用于工業(yè)冶煉金屬，如圖是在不同溫度下CO還原四種金屬氧化物達平衡后氣體中l(wèi)g[c（CO）/c（CO2）]與溫度（t）的關(guān)系曲線圖．下列說法正確的是

A.工業(yè)上可以通過增高反應(yīng)裝置來延長礦石和
CO接觸的時間，減少尾氣中CO的含量
B.CO不適宜用于工業(yè)冶煉金屬鉻（Cr）
C.工業(yè)冶煉金屬銅（Cu）時較低的溫度有利于
提高CO的利用率
D.CO還原PbO2的反應(yīng)△H＞0
（5）在載人航天器中應(yīng)用電化學原理，以Pt為陽極，Pb（CO2的載體）為陰極，KHCO3溶液為電解質(zhì)溶液，還原消除航天器內(nèi)CO2同時產(chǎn)生O2和新的能源CO，總反應(yīng)的化學方程式為：2CO2 2CO+O2 ， 則其陽極的電極反應(yīng)式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）+247
（2）大于；CO2發(fā)生了其他副反應(yīng)；△S＞0
（3）CO2+4H2 CH4+2H2O
（4）BC
（5）4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O
【解析】解：（1）已知：①CH4（g）═C（s）+2H2（g）△H=+75.0kJ/mol
②CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=+41.0kJ/mol
③CO（g）+H2（g）═C（s）+H2O（g）△H=﹣131.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律①+②﹣③得到反應(yīng)CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g），△H=+247kJ/mol；
所以答案是：+247；（2）①根據(jù)圖示可以看出，CO2發(fā)生了其他副反應(yīng)，同溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于CH4的平衡轉(zhuǎn)化率大于；
所以答案是：大于；CO2發(fā)生了其他副反應(yīng)；
②反應(yīng)自發(fā)進行的判據(jù)：△H﹣T△S＜0，反應(yīng)①△S＞0，△H＞0，代入判據(jù)，得到反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進行；
所以答案是：△S＞0；（3）據(jù)信息：一定條件下Pd﹣Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”，可以寫出方程式為：CO2+4H2 CH4+2H2O；
所以答案是：CO2+4H2 CH4+2H2O；（4）A、增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動，CO的利用率不變，故A錯誤；
B、由圖象可知用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時，lg[c（CO）/c（CO2）]一直很高，說明CO轉(zhuǎn)化率很低，故不適合B正確；
C、由圖象可知溫度越低lg[c（CO）/c（CO2）]越小，故CO轉(zhuǎn)化率越高，故C正確；
D、由圖象可知CO還原PbO2的溫度越高lg[c（CO）/c（CO2）]越高，說明CO轉(zhuǎn)化率越低，平衡逆向移動，故△H＜0，故D錯誤；
所以答案是：BC；（5）以Pt為陽極，Pb（CO2的載體）為陰極，KHCO3溶液為電解質(zhì)溶液，還原消除航天器內(nèi)CO2同時產(chǎn)生O2和新的能源CO，總反應(yīng)的化學方程式為：2CO2 2CO+O2 ， 則溶液中的氫氧根在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)式為：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O；
所以答案是：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O．
【考點精析】通過靈活運用反應(yīng)熱和焓變和化學平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征，掌握在化學反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應(yīng)仍在進行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）即可以解答此題．