Question

利用合成气(主要成分为CO、CO₂和H₂)在催化剂的作用下合成甲醇，主要反应如下：

①CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)△H=-99kJ•mol^-1

②CO₂(g)+3H₂(g)═CH₃OH(g)+H₂O(g)△H₂═-58kJ．mol^-1

③CO₂(g)+H₂(g)═CO(g)+H₂O(g)△H

（1）应①的化学平衡常数K的表达式为_________；反应③的△H=_______kJ•mol^-1；

（2）合成气的组成=2.60时体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图1示．图中压强p₁、p₂、p₃由大到小顺序为_____________；α(CO)值随温度升高而减小，其原因是_________________；

（3）工业生产中需对空气中的CO进行监测．

①粉红色的PdCl₂溶液可以检验空气中少量的CO．若空气中含CO，则溶液中会产生黑色的Pd沉淀，每生成5.3gPd沉淀，反应转移电子数为_________________；

②使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其模型如图2所示．这种传感器利用了原电池原理，则该电池的负极反应式为___________________；

（4）CO与Fe在一定条件下可形成五羰基铁[Fe(CO)₅]，该化合物易吸收H₂生成氢化羰基铁．氢化羰基铁为二元弱酸，可与NaOH反应生成四羟基铁酸二钠．五羰基铁吸收H₂的化学方程式为___________________。

Answer

（1） +41（2）P1＞P2＞P3 反应①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡体系中CO的量增大，反应③为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，又使平衡体系中CO的增大，总结果，随温度升高，CO的转化率减小（3）①0.1NA ②CO+H2O-2e-=CO2+2H+（4）Fe(CO)5+H2=H2Fe(CO)4+CO

【解析】

试题分析：（1）应①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-99kJ•mol-1的化学平衡常数K的表达式=，①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-99kJ•mol-1 ，②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H2═-58kJ．mol-1，利用反应热化学方程式和盖斯定律计算②-①得到③的反应的热化学方程式CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=+41KJ/mol；（2）由图可知，压强一定时，随温度的升高，CO的转化率减小，反应①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡体系中CO的量增大，反应③为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，又使平衡体系中CO的增大，总结果，随温度升高，CO的转化率减小；相同温度下，反应③前后气体分子数不变，压强改变不影响其平衡移动，反应①正反应为气体分子数减小的反应，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故增大压强有利于CO的转化率升高，故压强：P1＞P2＞P3；（3）①粉红色的PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO．若空气中含CO，则溶液中会产生黑色的Pd沉淀．每生成5.3gPd沉淀，物质的量==0.05mol，依据PdCl2～Pd～2e-，转移电子数为0.05mol×2×NA=0.1NA；②测定一氧化碳气体含量，使一氧化碳发生氧化还原反应生成二氧化碳，原电池的负极是失电子发生氧化反应，酸性介质中负极电极反应为CO+H2O-2e-=CO2+2H+；（4）Fe与CO可形成五羰基铁[Fe(CO)5]，该化合物相当活泼，易于吸收H2生成氢化羰基铁．氢化羰基铁为二元弱酸，可与NaOH反应生成四羰基铁酸二钠，依据题干信息推知，反应的化学方程式为：Fe(CO)5+H2=H2Fe(CO)4+CO。

考点：考查反应热有关计算、平衡常数及其影响因素、化学平衡的影响因素、化学平衡图象综合应用、原电池原理分析等。