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）...

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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）．写出该电池的正极反应式：　．

（3）CO2和H2充人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．

若*中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与*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*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O～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*．在不同温度下催化剂的催化效率与乙*的生成速率的关系见图3．

①乙*的生成速率主要取决于温度影响的范围是　　．

②Cu2Al2O4可溶于稀**，写出有关的离子方程式：　　．

【回答】

【考点】化学平衡的影响因素；用盖斯定律进行有关反应热的计算；原电池和电解池的工作原理；化学反应速率的影响因素．

【专题】化学平衡图像；化学平衡专题；化学反应速率专题；电化学专题．

【分析】（1）根据盖斯定律，由已知热化学方乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数并进行相应的加减，据此计算；

（2）CO燃料电池中，负极上是CO发生失电子的氧化反应，正极上是氧气发生得电子的还原反应，电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；

（3）①Ⅱ比Ⅰ的*醇的物质的量少，根据K=判断；

②根据平衡三部曲求出*中平衡时各气体的物质的量，然后根据平衡后乙与*中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行来判断范围．

（4）相同时间**的物质的量的变化量越大，表明平均速率越大，相同时间**的物质的量的变化量越小，平均反应速率越小．由图2可知反应开始后的15小时内，在第Ⅱ种催化剂的作用下，收集的CH4最多，Ⅲ次之，Ⅰ最少．

（5）①根据温度对催化剂活*的影响可知在300℃时失去活*，故得出乙*的生成速率主要取决于温度影响的范围；

②先将Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O•Al2O3，再根据氧化物与*反应生成离子方程式，需要注意的是一价铜具有还原*；

【解答】解：（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*为：Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=﹣28.5kJ/mol；

（2）CO燃料电池中，负极上是CO发生失电子的氧化反应，正极上是氧气发生得电子的还原反应，电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣

，故*为：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；

（3）①Ⅱ比Ⅰ的*醇的物质的量少，则一氧化碳和*气的物质的量越多，根据K=知，平衡常数越小，故KⅠ＞KⅡ，故*为：＞；

②CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）

初始：1        3         0          0

平衡：1﹣x     3﹣3x       x          x

*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：*、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*为：0.4＜n（c）≤1mol；

（4）由图2可知，在0～15h内，**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*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*，故以后乙*的生成速率升高是由温度升高导致的，故乙*主要取决于温度影响的范围为300℃～400℃，故*为：300℃～400℃；

②Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O•Al2O3，与*反应生成离子方程式：3Cu2Al2O4+32H++2NO3﹣=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O，

故*为：3Cu2Al2O4+32H++2NO3﹣=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O．

【点评】本题主要考查了化学反应常数、化学平衡以及原电池原理的运用，难度不大，根据所学知识即可完成．

知识点：化学反应速率 化学平衡

题型：综合题