Question

【题目】研究和开发CO、CO2的应用对构建人类的生态文明建设有重要的意义。

（1）CO可用于炼铁，已知：Fe2O3(s) + 3C(s)＝2Fe(s) + 3CO(g) ΔH 1＝+489.0 kJ·mol-1

C(s) + CO2(g)＝2CO(g) ΔH 2 ＝+172.5 kJ·mol-1。则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为__________。

（2）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料CH3OH＝CO + 2H2，该反应是经历脱氢、分解两步反应实现的。

ⅰ（脱氢）：2CH3OH HCOOCH3 + 2H2

ⅱ（分解）： ……

①ⅰ（脱氢）反应的机理可以用下图表示：图中中间产物X的结构简式为________。

②写出ⅱ（分解）反应的化学方程式____________。

（3）科学家们积极探讨控制温室气体CO2的排放，减缓全球变暖措施和方法。

①Li4SiO4可用于富集得到高浓度CO2。原理是：在500℃，低浓度CO2与Li4SiO4接触后生成两种锂盐；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出高浓度CO2，Li4SiO4再生。请写出700℃时反应的化学方程式为：____________。

②固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O，既可高效制备合成气(CO＋H2)，又可实现CO2的减排，其工作原理如图。写出电极c上发生的电极反应式：_________、_________。

（4）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。

在250-300℃过程中影响速率的主要因素是___________；在300-400℃过程中影响速率的主要因素是___________。

Answer 1

【答案】 Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g) △H ＝-28.5 kJ·mol-1 HCHO HCOOCH3 CH3OH + CO Li2CO3＋Li2SiO3CO2↑＋Li4SiO4 CO2＋2e-===CO＋O2- H2O＋2e-===H2＋O2- 催化剂 温度

【解析】分析:（1）①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJmol-1，
②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJmol-1，由盖斯定律①-②×3得到热化学方程式；
（2）①根据分解反应过程和反应机理图示分析判断，中间产物为甲醛；②反应为分解反应，根据分解反应过程来判断；

（3）①根据题干信息，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒进行解答；②二氧化碳在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳同时生成氧离子，反应电极反应式为：CO2+2e-═CO+O2-，水中的氢元素化合价降低被还原，电极反应式为：H2O+2e-=H2+O2-；
（4）在250-300℃过程中，催化效率的降低，导致反应速率也降低，催化剂是影响速率的主要因素；而在300-400℃时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显，故温度是影响速率的主要因素。

详解：（1）①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJmol-1
②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJmol-1
由盖斯定律①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g) △H ＝-28.5 kJ·mol-1，
因此，本题正确答案是：Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g) △H ＝-28.5 kJ·mol-1；
（2）①根据图示和分解反应过程，结合原子守恒分析，甲醇去氢后得到的是甲醛，因此，本题正确答案是：HCHO；
②第二步为分解反应，甲酸甲酯分解得到甲醇和一氧化碳，化学方程式为：HCOOCH3 CH3OH + CO，因此，本题正确答案是：HCOOCH3 CH3OH + CO；

（3）①在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可以知道产物还有Li2SiO3，所以700℃时反应的化学方程式为：Li2CO3＋Li2SiO3CO2↑＋Li4SiO4，因此，本题正确答案是：Li2CO3＋Li2SiO3CO2↑＋Li4SiO4；
②二氧化碳在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳同时生成氧离子，反应电极反应式为：CO2+2e-═CO+O2-，水中的氢元素化合价降低被还原，电极反应式为：H2O+2e-=H2+O2-，因此，本题正确答案是：CO2+2e-═CO+O2-；H2O+2e-=H2+O2-；
（4）在250-300℃过程中，催化剂是影响速率的主要因素；而在300-400℃时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显，因此该过程中温度是影响速率的主要因素，温度越高，反应速率越大．因此，本题正确答案是：催化剂 ； 温度。