题目内容
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）CO与O2设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。该电池的负极反应式为 ▲ 。
（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5。
|
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 | 甲 | 乙 |
| 反应物投入量 | 1molCO2、3molH2 | a molCO2、3a molH2、 b molCH3OH(g)、b 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b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如图6。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7。
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 ▲ 。
【知识点】化学平衡的计算；热化学方程式；化学电源新型电池
【答案解析】（1）Fe2O3(s)+ 3CO(g)＝2Fe(s)+ 3CO2(g) △H ＝－28.5 kJ·mol－1
（2）CO + 4OH－― 2e－＝ CO32－+ 2H2O
（3）①小于 ＞ ②0.4＜c≤1
（4）I＜III＜II
（5）①300℃～400℃
②3Cu2Al2O4+32H++2NO3－＝ 6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16 H2O
解析：（1）a、Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ•mol-1
b、C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ•mol-1
依据盖斯定律a-b×3得到Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5 kJ•mol-1；
（2）一氧化碳在负极失电子发生氧化反应，生成二氧化碳在溶液中生成碳酸钾，原电池负极电极反应为：CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O；
（3）①根据图象可知，线Ⅱ的反应速率大于线Ⅰ，所以线Ⅱ对应的温度高于线Ⅰ，而线Ⅱ对应的甲醇的物质的量小，也就是说温度高反应平衡逆向移动，据此判断反应的△H＜0，根据温度对平衡移动的影响可知，升高温度，平衡向吸热方向移动，而该反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向移动，平衡常数变小，即KⅠ＞KⅡ；
②设平衡时二氧化碳转化了xmol，
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g），
开始1（mol）： 1 3 0 0
变化1（mol）： x 3x x x
平衡1（mol）： 1-x 3-3x x x
开始2 a 3a b b
则由题意可知：（x+x+1-x+3-3x）/（1+3）=0.8，解得x=0.4，
根据恒温恒容条件下的等效平衡的思想则有开始1和开始2为完全等效，即a+b=1，要使反应始终向逆向进行，则b＞x，故a的范围为：0.4＜b≤1；
（4）由图2可知，在0～15小时内，甲烷的物质的量变化量为△n（Ⅰ）＜△n（Ⅲ）＜△n（Ⅱ），故在0～30h内，CH4的平均生成速率v（Ⅱ）＞v（Ⅲ）＞v（Ⅰ）；
（5）①根据图象3可知，当温度大于300℃时，线的斜率变化较大，也就是温度对化学反应速率的影响较大，故答案为：300℃～400℃；
②Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O•Al2O3，与酸反应生成离子方程式：3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O，
【思路点拨】本题主要考查了热化学方程式的书写、电极反应的书写、化学平衡的计算及氧化还原反应方程式的书写，综合性较强，有一定的难度．
CO32－＋H3O＋
Cl2↑+H2↑+2OH－
下列各组物质中，不能按 （“→”表示一步完成）关系相互转化的是（ ）
| 选项 | A | B | C | D |
| a | Fe | CO2 | Al(OH)3 | AlCl3 |
| b | FeCl3 | Na2CO3 | NaAlO2 | Al(OH)3 |
| c | FeCl2 | NaHCO3 | Al2O3 | NaAlO2 |