Question

【題目】研究和深度開發CO、CO2的應用對構建生態文明社會具有重要的意義。

(1)已知7gCO完全燃燒放熱70.7kJ，寫出CO燃燒反應的熱化學方程式_________。

(2)CO與O2設計成燃料電池（以KOH溶液為電解液）。該電池的負極反應式為_______，用該電池電解精煉銅，粗銅與通的______一極（填“CO”或“O2”）相連。

(3)利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉化為CH4和O2。紫外光照射時，在不同催化劑（I、II、III）作用下，CH4產量隨光照時間的變化如下圖。在0～15小時內，CH4的平均生成速率I、II和III從小到大的順序為___________（填序號）。

(4)以TiO2／Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關系如下圖。

①當溫度在________范圍時，溫度是乙酸生成速率的主要影響因素。

②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，稀硝酸還原產物為NO，同時生成兩種鹽，寫出有關的離子方程式___________。

Answer 1

【答案】2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH＝-565.6 kJ·mol-1 CO+4OH--2e-＝CO32-+2H2O O2 I＜III＜II 300℃～400℃ 3Cu2Al2O4+32H++2NO3-＝6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16 H2O

【解析】

(1) 7gCO的物質的量為=0.25mol，則1molCO完全燃燒放熱70.7kJ×=282.8kJ；

(2)CO與O2燃料電池，通氧氣的極為正極，則電池負極上CO發生氧化反應；電解精煉銅，粗銅與陽極相連；

(3) 在0～15小時內，相同時間內甲烷的產量越大，說明反應速率越快；

(4)①從300℃開始，催化劑對反應基本沒有影響，溫度升高，生成乙酸速率增大；

②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，稀硝酸還原產物為NO，同時生成兩種鹽，此兩種鹽應為硝酸銅和硝酸鋁，結合守恒法寫出發生反應的離子方程式。

(1) 7gCO的物質的量為=0.25mol，則1molCO完全燃燒放熱70.7kJ×=282.8kJ，故CO燃燒反應的熱化學方程式為CO(g)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝-282.8 kJ·mol-1；

(2) CO與O2燃料電池，通氧氣的極為正極，則電池負極上CO發生氧化反應，電極反應式為CO+4OH--2e-＝CO32-+2H2O；電解精煉銅，粗銅與陽極相連，即粗銅與通氧氣的極相連；

(3) 在0～15小時內，相同時間內甲烷的產量越大，說明反應速率越快，由圖Ⅱ可知，CH4的平均生成速率I、II和III從小到大的順序為I＜III＜II；

(4)①從300℃開始，催化劑對反應基本沒有影響，溫度升高，生成乙酸速率增大，所以①當溫度在300℃～400℃范圍時，溫度是乙酸生成速率的主要影響因素；

②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，稀硝酸還原產物為NO，同時生成兩種鹽，此兩種鹽應為硝酸銅和硝酸鋁，則發生反應的離子方程式為3Cu2Al2O4+32H++2NO3-＝6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16 H2O。