问题标题:
【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】
问题描述:
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)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1.
①该反应的△H___0(填“大于或小于”),曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ___KⅡ(填“>、=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.
反应物投入量 | 1molCO2、3molH2 | a molCO2、3a molH2、 b molCH3OH(g)、b molH2O(g) |
(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如图3.
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___.
李燕萍回答:
(1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1
依据盖斯定律①-②×3得到热化学方程式为:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ•mol-1;
故答案为:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5 kJ•mol-1;
(2)CO-O2燃料电池(以KOH溶液为电解液),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,故答案为: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,
故答案为:小于;>;
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+3-3x1+3
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