Question

8．CO₂和CH₄是兩種重要的溫室氣體，通過CH₄和CO₂反應(yīng)制造更高價值化學(xué)品是目前的研究目標(biāo)．
（1）①CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g），在一定溫度下，恒壓的密閉容器中起始充入4mol CO₂、1mol CH₄，達(dá)到平衡后，再充入4mol CO₂、1mol CH₄，再次平衡時，CO的體積分?jǐn)?shù)將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）
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） 的△H=+247.3kJ•mol^-1．
（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，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低．
②為了提高該反應(yīng)中CH₄的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是增大反應(yīng)壓強(qiáng)、增大CO₂的濃度．

Answer 1

分析 （1）①恒溫恒壓，折算等比，屬于等效平衡；
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根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響，平衡正向移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大．

解答 解：（1）①恒壓的密閉容器中起始充入4mol CO₂、1mol CH₄，達(dá)到平衡后，再充入4mol CO₂、1mol CH₄，相當(dāng)于一次性充入8mol CO₂、2mol CH₄，反應(yīng)物比值為2：1，恒溫恒壓，折算后與原平衡投料等比，屬于等效平衡，CO的體積分?jǐn)?shù)不變，
故答案為：不變；
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，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，
故答案為：溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低；
②CO₂和CH₄直接轉(zhuǎn)化成乙酸是一個氣體體積縮小的反應(yīng)，增大反應(yīng)壓強(qiáng)、增大CO₂的濃度，平衡正向移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：增大反應(yīng)壓強(qiáng)、增大CO₂的濃度．

點評 本題考查等效平衡、蓋斯定律、化學(xué)平衡的影響因素，注意等效平衡的應(yīng)用，恒溫恒壓折算等比即可判斷，題目難度適中．