Question

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）+3

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______．（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）．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）测得CH3OH的物质的量随时间的变化见图1．①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ______KⅡ（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 甲 乙 反应物投入量 1mol CO2、3mol H2 a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH（g）、c mol H2O（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2．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）．（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3．①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：______．

Answer 1

（1）Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ/mol ①
            C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ/mol  ②
由①-②×3，得到热化学方程式：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ/mol，
故答案为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ/mol，
（2）烷燃料电池以KOH溶液为电解质溶液时，负极上是CO发生失电子的氧化反应，又因为电解质是KOH溶液，二氧化碳和氢氧化钾反应得到的是碳酸钾，即CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，故答案为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．
（3）①Ⅱ比Ⅰ的甲醇的物质的量少，则一氧化碳和氢气的物质的量越多，根据K=

c(CH3OH)

c(CO)．c3(H2)

知，平衡常数越小，故K_Ⅰ＞K_Ⅱ，故答案为：＞
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
初始：1        3         0          0
平衡：1-x     3-3x       x          x
甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，即（4-2x）÷4=0.8  
   解得x=0.4mol
依题意：甲、乙为等同平衡，且起始时维持反应逆向进行，所以全部由生成物投料，c的物质的量为1mol，c 的物质的量不能低于平衡时的物质的量0.4mol，所以c的物质的量为：0.4＜n（c）≤1mol，故答案为：0.4＜n（c）≤1mol．
（4）由图2可知，在0～15h内，甲烷的物质的量变化量为△n（Ⅰ）＜△n（Ⅲ）＜△n（Ⅱ），故在0～15h内，CH₄的平均生成速率v（Ⅱ）＞v（Ⅲ）＞v（Ⅰ）；故答案为：II＞III＞I；
（5）①温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，在300℃时失去活性，故以后乙酸的生成速率升高是由温度升高导致的，故乙酸主要取决于温度影响的范围为300℃～400℃，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，
故答案为：3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^-=6Cu²⁺+6Al³⁺+2NO↑+16H₂O；