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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有重要的意义.(1)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)
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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有重要的意义.
(1)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)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.
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___.
(3)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).
(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:___.
![作业帮](http://img.zuoyebang.cc/zyb_37e4b3537bdd38a1423463a09b489cdd.jpg)
(1)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)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 | 1molCO2、3molH2 | a molCO2、b molH2、 c molCH3OH(g)、c molH2O(g) |
(3)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).
(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:___.
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▼优质解答
答案和解析
(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)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=
可知,平衡常数越小,故KⅠ>KⅡ,
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;
(3)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;
(4)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.
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)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(H2O) |
c(CO)•c3(H2) |
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;
(3)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;
(4)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.
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