Question

碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。

（1）C、CO、CO₂在实际生产中有如下应用：

a．2C + SiO₂Si + 2CO          b. 3CO + Fe₂O₃2Fe + 3CO₂

c. C + H₂O CO + H₂            d. CO₂ + CH₄CH₃COOH

上述反应中，理论原子利用率最高的是         。

（2）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，查得资料如下：

图Ⅰ                   图Ⅱ

则：① 不用通入O₂氧化的方法除去CO的原因是             。

② SO₂(g) + 2CO(g) = S(s) + 2CO₂(g)   △H ＝        。

（3）汽车尾气中含大量CO和氮氧化物（NO）等有毒气体，可以通过排气管内壁活性炭涂层、排气管内催化剂装置进行处理。

   

① 活性炭处理NO的反应：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂ (g)∆H＝ -akJ·mol^－1（a>0）

若使NO更加有效的转化为无毒尾气排放，以下措施理论上可行的是：         。

a．增加排气管长度                b．增大尾气排放口

c．添加合适的催化剂             d．升高排气管温度

②在排气管上添加三元催化转化装置，CO能与氮氧化物（NO）反应生成无毒尾气，其化学方程式是           。

（4）利用CO₂与H₂反应可合成二甲醚（CH₃OCH₃）。以KOH为电解质溶液，组成二甲醚——空气燃料电池，该电池工作时其负极反应式是              。

（5）电解CO制备CH₄和W，工作原理如右图所示，生成物W是         ，其原理用电解总离子方程式解释是                   。

Answer

（1）d（2）①避免O2与Ni反应而使其失去催化作用、或O2与CO或O2与H2混合反应发生爆炸。② -270kJ/mol （3）① a、c② 2xCO + 2NOx2xCO2 + N2（4）CH3OCH3 –12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O （5）NaHCO3；4CO + 3CO32- + 5H2O = 6HCO3- + CH4↑

【解析】

试题分析：（1）根据方程式可知d中的反应原子利用率为100%。

（2）①Ni能与氧气反应失去催化作用，所以要避免O2与Ni反应再使其失去催化作用、或O2与CO混合反应发生爆炸；

②由图I和图II可得，O2（g）+2CO（g）=2CO2（g）△H1=-566kJ•mol-1……Ⅰ，S（s）+O2（g）=SO2（g）△H2=-296kJ•mol-1……II，根据盖斯定律可知 I- II得：SO2（g）+2CO（g）=S（s）+2CO2（g）△H=△H1-△H2=-566-（-296）=-270kJ•mol-1；

（3）①若使NO更加有效的转化为无毒尾气排放，需要一氧化氮在短时间内达到反应的最大程度，即提高反应的速率，a．增加排气管长度增加里反应物的接触时间，增加反应时间，有利于转化，a正确；b．增大尾气排放口，反应速率不变，b错误；c．添加合适的催化剂，反应速率加快，c正确；d．升高排气管温度，反应速率加快，但平衡逆向移动，NO转化率降低，d错误，答案选ac。②反应生成无毒物质，所以产物是氮气和二氧化碳，即方程式为2xCO + 2NOx2xCO2 + N2；

（4）电解质为碱性，则负极甲醇失去电子的电极反应式为CH3OCH3 –12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O；（5）阳极失去电子生成二氧化碳气体，加入碳酸钠后，与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，阴极上CO得电子生成甲烷气体，所以反应方程式写为：4CO+3CO32-+5H2O=6HCO3-+CH4↑。

考点：考查盖斯定律的应用、外界条件对反应速率和平衡状态的影响，原电池反应原理与电极方程式的书写等。