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8.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)CO可用于煉鐵,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
則CO還原Fe2O3(s)的熱化學方程式為Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol.
(2)電子工業中使用的一氧化碳常以甲醇為原料通過脫氫、分解兩步反應得到.
第一步:2CH3OH(g)?HCOOCH3(g)+2H2(g)△H>0
第二步:HCOOCH3(g)?CH3OH(g)+CO(g)△H>0
①第一步反應的機理可以用如圖表示:

圖中中間產物X的結構簡式為HCHO.
②在工業生產中,為提高CO的產率,可采取的合理措施有升高溫度,降低壓強.(寫兩條措施)
(3)第21屆聯合國氣候變化大會(COP21)于2015年11月30日至12月11日在巴黎召開.會議旨在討論控制溫室氣體CO2的排放,減緩全球變暖,力爭將全球氣溫上升控制在2度內.
①Li4SiO4可用于富集得到高濃度CO2.原理是:在500℃,低濃度CO2與Li4SiO4接觸后生成兩種鋰鹽;平衡后加熱至700℃,反應逆向進行,放出高濃度CO2,Li4SiO4再生.請寫出700℃時反應的化學方程式為:Li2CO3+Li2SiO3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO2+Li4SiO4
②利用太陽能和缺鐵氧化物[如Fe0.9O]可將富集到的廉價CO2熱解為碳和氧氣,實現CO2再資源化,轉化過程如圖1所示,若用1mol缺鐵氧化物[Fe0.9O]與足量CO2完全反應可生成0.1molC(碳).

③固體氧化物電解池(SOEC)用于高溫電解CO2/H2O,既可高效制備合成氣(CO+H2),又可實現CO2的減排,其工作原理如圖2.寫出電極c上發生的電極反應式CO2+2e-═CO+O2-(H2O+2e-=H2+O2- ).(任寫一個)
(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見圖3.如何解釋圖中250-400℃時溫度升高與乙酸的生成速率變化的關系在250-300℃過程中,催化劑是影響速率的主要因素,因此催化效率的降低,導致反應速率也降低;而在300-400℃時,催化效率低且變化程度較小,但反應速率增加較明顯,因此該過程中溫度是影響速率的主要因素,溫度越高,反應速率越大.

分析 (1)根據蓋斯定律,由已知熱化學方乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式,反應熱也乘以相應的系數并進行相應的加減,據此計算;
(2)①依據分解反應過程和反應機理圖示分析判斷,中間產物為甲醛;
②反應是氣體體積增大的吸熱反應,依據化學平衡移動原理分析判斷;
(3)①根據題干信息,反應物為CO2與Li4SiO4,生成物有Li2CO3,根據質量守恒進行解答;
②依據反應物和產物利用直平法配平化學方程式,利用已知守恒計算得到;
③二氧化碳在a極得到電子發生還原反應生成一氧化碳同時生成氧離子,反應電極反應式為:CO2+2e-═CO+O2-,水中的氫元素化合價降低被還原,電極反應式為:H2O
+2e-=H2+O2-
(4)在250-300℃過程中,催化劑是影響速率的主要因素,因此催化效率的降低,導致反應速率也降低;而在300-400℃時,催化效率低且變化程度較小,但反應速率增加較明顯.

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,得到熱化學方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol,
故答案為:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol;
(2)①依據圖示和分解反應過程,結合原子守恒分析,甲醇去氫后得到的是甲醛,故答案為:HCHO;
②第二步:HCOOCH3(g)?CH3OH(g)+CO(g)△H>0,反應是氣體體積增大的吸熱反應,依據平衡移動原理可知提高一氧化碳產率,應使平衡正向進行,升溫,減壓實現,故答案為:升高溫度,降低壓強;
(3)①在500℃,CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3,反應物為CO2與Li4SiO4,生成物有Li2CO3,根據質量守恒可知產物還有Li2SiO3,所以700℃時反應的化學方程式為:Li2CO3+Li2SiO3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO2+Li4SiO4,故答案為:Li2CO3+Li2SiO3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO2+Li4SiO4;
②依據圖示得到化學方程式為:Fe0.9O+0.1CO2=xC+$\frac{0.9}{3}$Fe3O4,依據碳原子守恒得到x=0.1,故答案為:0.1;
③二氧化碳在a極得到電子發生還原反應生成一氧化碳同時生成氧離子,反應電極反應式為:CO2+2e-═CO+O2-,水中的氫元素化合價降低被還原,電極反應式為:H2O
+2e-=H2+O2-,故答案為:CO2+2e-═CO+O2-(H2O+2e-=H2+O2-);
(4)在250-300℃過程中,催化劑是影響速率的主要因素,因此催化效率的降低,導致反應速率也降低;而在300-400℃時,催化效率低且變化程度較小,但反應速率增加較明顯,故答案為:在250-300℃過程中,催化劑是影響速率的主要因素,因此催化效率的降低,導致反應速率也降低;而在300-400℃時,催化效率低且變化程度較小,但反應速率增加較明顯,因此該過程中溫度是影響速率的主要因素,溫度越高,反應速率越大.

點評 本題考查了熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算應用,圖象分析方法,電化學原理的應用,原子守恒,電子守恒的反應過程分析是解題關鍵,題目難度中等.

練習冊系列答案
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18.有一種星際分子,其分子結構模型如圖所示(圖中球與球之間的連線代表化學鍵,如單鍵、雙鍵、叁鍵等,不同花紋的球表示不同的原子).對該物質判斷正確的是( 。
A.該物質是烴的含氧衍生物B.①處的化學鍵是碳碳雙鍵
C.②處的化學鍵是碳碳單鍵D.③處的原子可能是氯原子或氟原子

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19.要使氯化鋁溶液中的Al3+完全轉化成Al(OH)3沉淀,應選用的試劑是(  )
A.燒堿溶液B.稀鹽酸C.氨水D.KOH溶液

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16.A與芳香族化合物B在一定條件下反應生成C,進一步反應生成有機酸D,D的二水合鈉鹽醫學上稱之為當歸素,是一種治療偏頭痛的有效新藥.A的相對分子質量是104,1mol A與足量的NaHCO3反應生成2mol氣體.
已知:RCHO+CH2(COOH)2  $\stackrel{一定條件}{→}$ RCH=C(COOH)2+H2O,
RCH=C(COOH)2 $\stackrel{催化劑}{→}$RCH=CHCOOH+CO2

(1)C可能發生的反應是ad(填序號).
a.氧化反應    b.水解反應    c.消去反應    d.酯化反應
(2)等物質的量的C分別與足量的Na、NaHCO3、NaOH反應消耗Na、NaHCO3、NaOH的物質的量之比是3:2:3.
(3)E的名稱:碳酸氫鈉.
(4)反應①的化學方程式是
(5)符合下列條件的D的同分異構體有4種,寫出其中任意一種的結構簡式
①在苯環上只有兩個取代基;②在苯環上的一氯取代物只有兩種;
③1mol該同分異構體與足量的NaHCO3反應生2mol CO2

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3.已知:還原性強弱:I->Fe2+.往100mLFeI2溶液中緩慢通入3.36L(標準狀況)氯氣,反應完成后溶液中有一半的Fe2+被氧化成Fe3+.則原FeI2溶液的物質的量濃度為( 。
A.1.1mol/LB.1.5mol/LC.1.2mol/LD.1.0mol/L

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13.某短周期金屬元素原子核外最外層電子數是最內層電子數的1.5倍,下列說法正確的是( 。
A.該元素的單質性質活潑,具有較強的還原性,可以用于某些金屬冶煉
B.該元素的單質常溫下不與濃硫酸反應
C.該元素的單質無需特別保存,因為其性質穩定,不易與空氣成分反應
D.該元素的最高價氧化物對應的水化物只能與酸反應

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20.能正確表示下列反應的離子方程式的是( 。
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17.分類是學習和研究化學的一種重要方法,下列分類合理的是( 。
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C.H2SO4和H3PO4都屬于酸D.Na2O和Na2SiO3都屬于氧化物

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18.FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入鐵粉,充分反應后仍有固體存在,則下列判斷正確的是( 。
A.溶液中一定含Cu2+B.溶液中不一定含Fe2+
C.剩余固體一定含Cu和FeD.加入KSCN溶液一定不變紅色

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同步練習冊答案
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