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)已知7gCO完全燃烧放热70.7kJ，写出CO燃烧反应的热化学方程式_________。

(2)CO与O₂设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。该电池的负极反应式为_______，用该电池电解精炼铜，粗铜与通的______一极（填“CO”或“O₂”）相连。

(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如下图。在0～15小时内，CH₄的平均生成速率I、II和III从小到大的顺序为___________（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如下图。

①当温度在________范围时，温度是乙酸生成速率的主要影响因素。

②Cu₂Al₂O₄可溶于稀硝酸，稀硝酸还原产物为NO，同时生成两种盐，写出有关的离子方程式___________。

Answer

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的物质的量为=0.25mol，则1molCO完全燃烧放热70.7kJ×=282.8kJ；

(2)CO与O2燃料电池，通氧气的极为正极，则电池负极上CO发生氧化反应；电解精炼铜，粗铜与阳极相连；

(3) 在0～15小时内，相同时间内甲烷的产量越大，说明反应速率越快；

(4)①从300℃开始，催化剂对反应基本没有影响，温度升高，生成乙酸速率增大；

②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，稀硝酸还原产物为NO，同时生成两种盐，此两种盐应为硝酸铜和硝酸铝，结合守恒法写出发生反应的离子方程式。

(1) 7gCO的物质的量为=0.25mol，则1molCO完全燃烧放热70.7kJ×=282.8kJ，故CO燃烧反应的热化学方程式为CO(g)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝-282.8 kJ·mol-1；

(2) CO与O2燃料电池，通氧气的极为正极，则电池负极上CO发生氧化反应，电极反应式为CO+4OH--2e-＝CO32-+2H2O；电解精炼铜，粗铜与阳极相连，即粗铜与通氧气的极相连；

(3) 在0～15小时内，相同时间内甲烷的产量越大，说明反应速率越快，由图Ⅱ可知，CH4的平均生成速率I、II和III从小到大的顺序为I＜III＜II；

(4)①从300℃开始，催化剂对反应基本没有影响，温度升高，生成乙酸速率增大，所以①当温度在300℃～400℃范围时，温度是乙酸生成速率的主要影响因素；

②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，稀硝酸还原产物为NO，同时生成两种盐，此两种盐应为硝酸铜和硝酸铝，则发生反应的离子方程式为3Cu2Al2O4+32H++2NO3-＝6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16 H2O。