科学研究发现纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。

    (1)火法还原CuO可制得Cu2O。已知:

    lg C(s)燃烧全部生成CO时放出热量9.2kJ;

    Cu2O(s)与O2(g)反应的能量变化如右图所示:

    请写出用足量炭粉还原CuO(s)制备Cu2O(s)的热化学方程式                

    (2)在加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2可制备纳米级Cu2O,同时生成N2和H2O。该反应的化学方程式为                   。当生成N2 11.2 L(已换算为标准状况)时,可制备纳米级Cu2O的质量为         。

    (3)某兴趣小组同学以纳米级Cu2O催化光解水蒸气并探究外界条件对化学平衡的影响。

    ①在体积均为lL,温度分别为T1、T2的A、B两密闭容器中都加入纳米级Cu2O并通人0.1mol水蒸气,发生反应:

    2H2O(g)2H2(g)+O2  △H=484 kJ·mol-1

    经测定A、B两容器在反应过程中发生如右图所示变化,则A、B两容器反应的温度T1    T2 (填“<”、“=”或“>”),该过程中A容器至少需要吸收能量    kJ;

    ②当该反应处于平衡状态时,下列既能增大反应速率,又能增大H2O(g)分解率的措施是       (填序号)。

    A.向平衡混合物中充入Ar    B.升高反应的温度

    C.增大反应体系的压强       D.向平衡混合物中充人O2

    ③如右图所示,当关闭K时,向容器A、B中分别充入0.2molH2O(g)向B中充入0.2mol H2O(g),起始时V(A)=V(B)=1L。在相同温度(反应过程中温度保持不变,B中活塞可以自由滑动)和催化剂存在的条件下,达到平衡时,V(B)=1.2L。请回答:

    A中H2O(g)的分解率    B中H2O的分解率。(填“<”、“=”或“>”)。打开K,过一段时间重新达平衡时,B的体积为      L。(连通管中气体体积不计)

   


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)  ΔH 1=+489.0 kJ·mol-1,C(s) +CO2(g)=2CO(g)   ΔH 2 =+172.5 kJ·mol-1

则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为                 ▲                 

(2)分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)。

n(CH3OH)/mol

 
写出该电池的负极反应式:                   

(3)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度

下发生反应:

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

t/min

 
测得CH3OH的物质的量随时间的变化见图10。                          

图10

 
①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K     K

(填“>”或“=”或“<”)。

②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。

容  器

反应物投入量

1molCO2、3molH2

a molCO2b molH2

c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为       

(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见图11。在0~15小时内,CH4的平均生成速率I、II和III从大到小的顺序为    ▲     (填序号)。

光照时间/h                                   反应温度/℃

图11                                        图12

 


(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见图12。

①乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是           

②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸,写出有关的离子方程式:                    

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