Question

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)   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通过脱氢、分解两步反应得到。

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在工业生产中，为提高CO的产率，可采取的合理措施有              。（写两条措施）

(3)第21届联合国气候变化大会(COP21)于2015年11月30日至12月11日在巴黎召开。会议旨在讨论控制温室气体CO₂的排放，减缓全球变暖，力争将全球气温上升控制在2度内。

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利用太阳能和缺铁氧化物[如Fe_0.9O]可将富集到的廉价CO₂热解为碳和氧气，实现CO₂再资源化，转化过程如下图所示，若用1mol缺铁氧化物[Fe_0.9O]与足量CO₂完全反应可生成         molC(碳)。

③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，其工作原理如下图。

写出电极c上发生的电极反应式：           ，           。

（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下图。

如何解释图中250-400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系？              。

Answer

(1)Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g) △H ＝-28.5 kJ·mol-1；

(2)①HCHO；②升高温度、降低压强；

(3)① Li2CO3＋Li2SiO3CO2↑＋Li4SiO4；②0.1；③CO2＋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，因此催化效率的降低，导致反应速率也降低；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。

【解析】

试题分析：(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=-28.5 kJ•mol-1；故答案为：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s) +3CO2(g) △H=-28.5 kJ•mol-1；

(2)①依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，故答案为：HCHO；

②第二步：HCOOCH3(g)⇌CH3OH(g)+CO(g)△H＞0，反应是气体体积增大的吸热反应，依据平衡移动原理可知提高一氧化碳产率，应使平衡正向进行，升温，减压实现，故答案为：升高温度，降低压强；

(3)由题意分析各，两种锂盐为Li2CO3 和 Li2SiO3，700℃逆向生成CO2和Li4SiO4，故答案为：Li2CO3＋Li2SiO3CO2↑＋Li4SiO4；

②抓住Fe0.9O与足量CO2完全反应生成Fe3O4和C，Fe0.9O中Fe为+价，Fe3O4中Fe为+价，有1mol Fe0.9O参加反应时，转移1×(-)×0.9=0.4mol e－，生成1 mol C时转移4mol e－，根据得失e－守恒列式为：0.4=4n(C)，n(C)=0.1mol，故答案为：0.1；

③由图中O2－向d极移动生成O2知，O2－移向阳极，对应电源b为正极。c极上CO2转化为CO，H2O转化为H2，电解质为O2－，电极反应为CO2＋2e-===CO＋O2-；H2O＋2e-===H2＋O2- ，故答案为：CO2＋2e-===CO＋O2-；H2O＋2e-===H2＋O2- ；

(4)根据图像，在250-300℃过程中，催化剂是影响速率的主要因素，因为催化效率的降低，导致反应速率也降低；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，可能是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，故答案为：在250-300℃过程中，催化剂是影响速率的主要因素，因为催化效率的降低，导致反应速率也降低；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，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。

考点：考查了盖斯定律的应用、热化学方程式的书写、电化学中电极方程式的书写、影响化学反应速率的影响等相关知识。