Question

CO₂和CH₄是兩種重要的溫室氣體，通過CH₄和CO₂反應(yīng)來制造更高價(jià)值的化學(xué)品是目前的研究目標(biāo)．
（1）250℃時(shí)，以鎳合金為催化劑，向體積為4L的密閉容器中通入6mol CO₂、6mol CH₄，發(fā)生如下反應(yīng)：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）
平衡體系中各組分體積分?jǐn)?shù)（某一成分物質(zhì)的量占總氣體物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù)）如下表：

物質(zhì)	CH4	CO2	CO	H2
體積分?jǐn)?shù)	0.1	0.1	0.4	0.4

①此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

；
②已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-890.3kJ mol^-1
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=+2，8kJ mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ mol^-1
反應(yīng)CO₂（g）+CH₄（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=

 

（2）以二氧化鈦表面覆蓋Cu₂Al₂O₄為催化劑，可以將CO₂和CH₄直接轉(zhuǎn)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，250-300℃時(shí)，乙酸的生成速率減小的原因是

 

；
②將Cu₂Al₂O₄溶解在稀硝酸中的離子方程式為

 

；
（3）以CO₂為原料可以合成多種物質(zhì)．
如合成聚碳酸酯，已知CO₂的分子結(jié)構(gòu)為O=C=O，它的“C=O”雙鍵與乙烯“C=C”的雙鍵一樣，在一定條件下可發(fā)生加聚反應(yīng)，聚碳酸酯是一種易降解的新型合成材料，它是由CO₂加聚而成．寫出聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)簡式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,合成材料

專題：

分析：（1）①先利用三段法求出各物質(zhì)的物質(zhì)的量，然后再根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積；
②根據(jù)蓋斯定律來解答；
（2）①根據(jù)溫度對催化劑活性的影響；
②先將Cu₂Al₂O₄拆成氧化物的形式：Cu₂O?Al₂O₃，再根據(jù)氧化物與酸反應(yīng)生成離子方程式，需要注意的是一價(jià)銅具有還原性；
（3）以根據(jù)加聚反應(yīng)的特征來解答；

解答： 解：（1）①CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）．
起始（mol）   6         6        0       0
反應(yīng)（mol）   X         X        2X      2X
平衡（mol）  6-X      6-X        2X      2X
由CH₄的體積分?jǐn)?shù)為0.1，則

6-X

12+2X

=0.1，解得X=4，所以①K=

C2(CO)C2(H2)

C(CO2)C(CH4)

=

22×22

0.5×0.5

=64，
故答案為：64；    
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-890.3kJ?mol^-1    ①
  CO（g）+H₂O （g）=CO₂（g）+H₂ （g）△H=2.8kJ?mol^-1        ②
  2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ?mol^-1             ③
根據(jù)蓋斯定律，由①+②×2-③×2得，CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H=-890.3kJ?mol^-1+2.8kJ?mol^-1×2+566.0kJ?mol^-1×2=+247.3 kJ?mol^-1，
故答案為：+247.3 kJ?mol^-1；
（2）①溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低，故答案：溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低；
②Cu₂Al₂O₄拆成氧化物的形式：Cu₂O?Al₂O₃，與酸反應(yīng)生成離子方程式：3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^-=6Cu²⁺+6Al³⁺+2NO↑+16H₂O，
故答案為：3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^-=6Cu²⁺+6Al³⁺+2NO↑+16H₂O；
（3）CO₂發(fā)生加聚反應(yīng)得到，故答案為：．

點(diǎn)評：本題主要考查了化學(xué)反應(yīng)常數(shù)、化學(xué)平衡以及原電池原理的運(yùn)用，難度不大，根據(jù)所學(xué)知識即可完成．