题目内容
8．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）△H1=+489.0kJ•mol-1
C（s）+CO2（g）═2CO（g）△H2=+172.5kJ•mol-1则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为Fe2O3（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5kJmol-1．
（2）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到．
第一步：2CH3OH（g）?HCOOCH3（g）+2H2（g）△H＞0
第二步：HCOOCH3（g）?CH3OH（g）+CO（g）△H＞0
①第一步反应的机理可以用图1表示：图中中间产物X的结构简式为HCHO．
②在工业生产中，为提高CO的产率，可采取的合理措施有升高温度，降低压强．（写两条措施）
（3）第21届联合国气候变化大会（COP21）于2015年11月30日至12月11日在巴黎召开．会议旨在讨论控制温室气体CO2的排放，减缓全球变暖，力争将全球气温上升控制在2度内．
①Li4SiO4可用于富集得到高浓度CO2．原理是：在500℃，低浓度CO2与Li4SiO4接触后生成两种锂盐；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出高浓度CO2，Li4SiO4再生．请写出700℃时反应的化学方程式为：Li2CO3+Li2SiO3$\stackrel{700℃}{?}$CO2+Li4SiO4．
②利用太阳能和缺铁氧化物[如Fe0.9O]可将富集到的廉价CO2热解为碳和氧气，实现CO2再资源化，转化过程如图2所示，若用1mol缺铁氧化物[Fe0.9O]与足量CO2完全反应可生成0.1molC（碳）．
③固体氧化物电解池（SOEC）用于高温电解CO2/H2O，既可高效制备合成气（CO+H2），又可实现CO2的减排，其工作原理如图3．
写出电极c上发生的电极反应式：CO2+2e-═CO+O2-，H2O+2e-=H2+O2-．
（4）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4．如何解释图中250-400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系？在250-300℃过程中，催化剂是影响速率的主要因素，因此催化效率的降低，导致反应速率也降低；而在300-400℃时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显．
分析 （1）①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJmol-1
②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJmol-1
由盖斯定律①-②×3得到热化学方程式；
（2）①依据分解反应过程和反应机理图示分析判断，中间产物为甲醛；
②反应是气体体积增大的吸热反应，依据化学平衡移动原理分析判断；
（3）①根据题干信息，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒进行解答；
②依据反应物和产物利用直平法配平化学方程式，利用已知守恒计算得到；
③二氧化碳在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳同时生成氧离子，反应电极反应式为：CO2+2e-═CO+O2-，水中的氢元素化合价降低被还原，电极反应式为：H2O
+2e-=H2+O2-；
（4）在250-300℃过程中，催化剂是影响速率的主要因素，因此催化效率的降低，导致反应速率也降低；而在300-400℃时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显．
解答 解：（1）①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJmol-1
②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJmol-1
由盖斯定律①-②×3得到Fe2O3（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5kJmol-1，
故答案为：Fe2O3（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5kJmol-1；
（2）①依据图示和分解反应过程，结合原子守恒分析，甲醇去氢后得到的是甲醛，故答案为：HCHO；
②第二步：HCOOCH3（g）?CH3OH（g）+CO（g）△H＞0，反应是气体体积增大的吸热反应，依据平衡移动原理可知提高一氧化碳产率，应使平衡正向进行，升温，减压实现，故答案为：升高温度，降低压强；
（3）①在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可知产物还有Li2SiO3，所以700℃时反应的化学方程式为：Li2CO3+Li2SiO3$\stackrel{700℃}{?}$CO2+Li4SiO4，故答案为：Li2CO3+Li2SiO3$\stackrel{700℃}{?}$CO2+Li4SiO4；
②依据图示得到化学方程式为：Fe0.9O+0.1CO2=xC+$\frac{0.9}{3}$Fe3O4，依据碳原子守恒得到x=0.1，故答案为：0.1；
③二氧化碳在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳同时生成氧离子，反应电极反应式为：CO2+2e-═CO+O2-，水中的氢元素化合价降低被还原，电极反应式为：H2O
+2e-=H2+O2-，故答案为：CO2+2e-═CO+O2-；H2O+2e-=H2+O2-；
（4）在250-300℃过程中，催化剂是影响速率的主要因素，因此催化效率的降低，导致反应速率也降低；而在300-400℃时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显，故答案为：在250-300℃过程中，催化剂是影响速率的主要因素，因此催化效率的降低，导致反应速率也降低；而在300-400℃时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显，因此该过程中温度是影响速率的主要因素，温度越高，反应速率越大．
点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算和应用，电解池电极反应的分析书写，原子守恒氧化还原反应的计算应用，题目难度中等．
| A． | 保持温度和容器压强不变，充入1 mol NH3（g） | |
| B． | 保持温度和容器体积不变，充入1 mol NH3（g） | |
| C． | 保持温度和容器压强不变，充入1 mol N2（g） | |
| D． | 保持温度和容器体积不变，充入1 mol Ar（g） |
| A． | 0.5 mol | B． | 1.0 mol | C． | 2.0 mol | D． | 4.0 mol |
