Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對(duì)構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)具有重要的意義。

（1）CO可用于煉鐵，已知：Fe2O3(s)+3C(s)＝2Fe(s)+3CO(g) ΔH1＝+489.0kJ·mol－1，

C(s)+CO2(g)＝2CO(g) ΔH2＝+172.5kJ·mol－1。

則反應(yīng)Fe2O3(s)+ 3CO(g)＝2Fe(s)+ 3CO2(g) ΔH ＝ kJ·mol－1。

（2）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，將CO與O2設(shè)計(jì)成燃料電池。則通入CO的一極為該燃料電池的 極，其電極反應(yīng)式為 。

（3）CO2和H2充入一定體積的恒容密閉容器中，在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng)：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

測(cè)得CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖1。

①該反應(yīng)的ΔH 0（填“＞、＝或＜”），曲線I、Ⅱ對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ KⅡ （填“＞、＝或＜”）。

②120℃時(shí)在固定的密閉容器中加入1 molCO2、3 molH2，一段時(shí)間后上述反應(yīng)達(dá)到平衡。若平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始的0.8倍，則此時(shí)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為 。

（4）利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外光照射時(shí)，在不同催化劑（I、II、III）作用下，CH4產(chǎn)量隨光照時(shí)間的變化如圖2。在0～15小時(shí)內(nèi)，CH4的平均生成速率I、II和III從小到大的順序?yàn)?/span> （填序號(hào)）。

（5）以TiO2／Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關(guān)系如圖3。

①當(dāng)溫度在 范圍時(shí)，溫度是乙酸生成速率的主要影響因素。

②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，稀硝酸還原產(chǎn)物為NO，寫出有關(guān)的離子方程式 。

Answer 1

【答案】（1）－28.5；(2)負(fù)，CO＋4OH－－2e－=CO32－＋2H2O；

(3)①<，>；②12.5%或1/8；(4)I<Ⅲ<Ⅱ；

(5)①300℃～400℃；②3Cu2Al2O4＋32H＋＋2NO3－=6Cu2＋＋6Al3＋＋2NO↑＋16H2O。

【解析】

試題分析：（1）①Fe2O3(s ) + 3C(s)＝2Fe(s) + 3CO(g) ，②C(s) +CO2(g)＝2CO(g) ，①－3×②得出△H=△H1－△H2×3=－28.5kJ·mol－1；(2)構(gòu)成燃料電池CO在負(fù)極上失去電子，環(huán)境是堿性，因此反應(yīng)式為CO＋4OH－－2e－=CO32－＋2H2O；(3)①根據(jù)圖1，溫度越高反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡所用的時(shí)間越短，即II的溫度高于I，隨著溫度的升高，甲醇的物質(zhì)的量降低，根據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)，△H<0；化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，因?yàn)檎�反�?yīng)方向是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，即K1>KII；②CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)

起始：1 3 0 0

變化：x 3x x x

平衡：1－x 3－3x x x

壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，4/(4－2x)=1/0.8，解得x=0.4，甲醇的體積分?jǐn)?shù)為0.4/(4－2×0.4)×100%=12.5%；（4）根據(jù)圖2，相同的時(shí)間內(nèi)，甲烷的變化量越大，化學(xué)反應(yīng)速率越快，即I<Ⅲ<Ⅱ；（5）①根據(jù)圖2，300℃～400℃，溫度是乙酸生成速率的主要影響因素；②Cu2Al2O4中氧顯－2價(jià)，Al顯＋3價(jià)，銅顯＋1價(jià)，和硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)化合價(jià)升降法進(jìn)行配平，離子反應(yīng)方程式為：3Cu2Al2O4＋32H＋＋2NO3－=6Cu2＋＋6Al3＋＋2NO↑＋16H2O。