题目内容
【题目】研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
(1)CO可用于炼铁,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。
则反应Fe2O3(s)+ 3CO(g)=2Fe(s)+ 3CO2(g) ΔH = kJ·mol-1。
(2)以KOH溶液为电解质溶液,将CO与O2设计成燃料电池。则通入CO的一极为该燃料电池的 极,其电极反应式为 。
(3)CO2和H2充入一定体积的恒容密闭容器中,在两种温度下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图1。
①该反应的ΔH 0(填“>、=或<”),曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ KⅡ (填“>、=或<”)。
②120℃时在固定的密闭容器中加入1 molCO2、3 molH2,一段时间后上述反应达到平衡。若平衡后气体的压强为开始的0.8倍,则此时CH3OH的体积分数为 。
(4)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(I、II、III)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图2。在0~15小时内,CH4的平均生成速率I、II和III从小到大的顺序为 (填序号)。
(5)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图3。
①当温度在 范围时,温度是乙酸生成速率的主要影响因素。
②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸,稀硝酸还原产物为NO,写出有关的离子方程式 。
【答案】(1)-28.5;(2)负,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】
试题分析:(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)构成燃料电池CO在负极上失去电子,环境是碱性,因此反应式为CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O;(3)①根据图1,温度越高反应速率越快,达到平衡所用的时间越短,即II的温度高于I,随着温度的升高,甲醇的物质的量降低,根据勒夏特列原理,正反应方向是放热反应,△H<0;化学平衡常数只受温度的影响,因为正反应方向是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向进行,即K1>KII;②CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)
起始:1 3 0 0
变化:x 3x x x
平衡:1-x 3-3x x x
压强之比等于物质的量之比,4/(4-2x)=1/0.8,解得x=0.4,甲醇的体积分数为0.4/(4-2×0.4)×100%=12.5%;(4)根据图2,相同的时间内,甲烷的变化量越大,化学反应速率越快,即I<Ⅲ<Ⅱ;(5)①根据图2,300℃~400℃,温度是乙酸生成速率的主要影响因素;②Cu2Al2O4中氧显-2价,Al显+3价,铜显+1价,和硝酸发生氧化还原反应,根据化合价升降法进行配平,离子反应方程式为:3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)