Question

CO₂和CH₄都是要削減的溫室氣體．
（1）已知：CH₄（g）+2O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁
CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△H₂
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃
反應CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）的△H=

 

（2）以鎳合金為催化劑，可用CH₄和CO₂在固定容積的密閉容器中反應制備CO和H₂．
反應式：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）．如表為某實驗室在250℃測得CH₄和CO₂濃度變化情況．

反應時間	0	5	10	12
CH4/mol?L-1	8.0	6.5	5.5	4.0
CO2/mol?L-1	6.0	4.5	3.5	2.0

結合表格數據，計算（寫出計算過程）：
①反應進行到5s時，CO₂的反應速率

 

；
②該溫度下的化學平衡常數

 

．
（3）以二氧化欽表面覆蓋Cu₂Al₂O₄為催化劑，可以將CO₂和CH₄直接轉化成乙酸．
①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示．在250℃和400℃時乙酸的生成速率
最大，其原因分別是：

 

、

 

．
②為了提高該反應中的CH₄轉化率

 

，可以采取的措施是

 

、

 

．

Answer 1

考點：用化學平衡常數進行計算,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學反應速率的影響因素,化學平衡的影響因素

專題：

分析：（1）根據蓋斯定律計算反應的反應熱；
（2）①根據反應速率v=

△c

△t

計算；
②根據化學平衡三段式計算出平衡時各組分濃度，化學平衡常數等于生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值；
（3）①溫度越高，反應速率越大；催化劑活性越大，反應速率越大；
②為了提高該反應中的CH₄轉化率，可以使平衡正向移動．

解答： 解：（1）已知：CH₄（g）+2O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁ ①
CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△H₂                 ②
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃                ③
由①+②×2-③×2得反應CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g），故△H=△H₁+2△H₂-3△H₃，
故答案為：△H₁+2△H₂-3△H₃；
（2）①v（CO₂）=

△c

△t

=

6.0mol/L-4.5mol/L

5s

=0.3mol/（L?s），
故答案為：v（CO₂）=0.3mol/（L?s）；
②由表格中數據可得：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）   
起始量（mol/L）    6.0      8.0       0.0     0.0
變化量（mol/L）    4.0      4.0       8.0     8.0
平衡量（mol/L）    2.0      4.0       8.0     8.0
平衡常數K=

c2(H)?c2(CO)

c(CO2)?c(CH4)

=

8．02×8．02

2.0×4.0

=512，
故答案為：512；  
（3）①由于250℃是Cu₂Al₂O₄催化劑的活性溫度，所以在250℃時催化劑活性最大，反應速率大，400℃時反應溫度最高，反應速率大，
故答案為：250℃時催化劑活性最大；400℃時反應溫度最高；
②平衡正向移動，CH₄轉化率增大，增大CO₂的濃度或及時分離出乙酸，平衡正向移動，
故答案為：增大CO₂的濃度；及時分離出乙酸．

點評：本題考查了化學平衡常數的計算，蓋斯定律的應用，化學反應速率及化學平衡的影響因素等知識點，難度中等．