Question

（10分） CO2和CH4是兩種重要的溫室氣體，通過CH4和CO2反應來制造更高價值的化學品是目前的研究目標。

（1）250 ℃時，以鎳合金為催化劑，向體積為4 L的密閉容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，發(fā)生如下反應：CO2(g)＋CH4(g) ?2CO(g)＋2H2(g)。

平衡體系中各組分體積分數(shù)(某一成分物質(zhì)的量占總氣體物質(zhì)的量的百分數(shù))如下表：

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

①此溫度下該反應的平衡常數(shù)K＝________。

②已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋2.8 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1

反應CO2(g)＋CH4(g) ===?2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝________。

（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下圖所示。250～300 ℃時，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”雙鍵與乙烯的“C===C”雙鍵一樣，在一定條件下可發(fā)生加聚反應，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

（共10分，各2分） （1）①64 ② ＋247.3 kJ·mol－1

（2）①催化劑的催化效率降低

②3Cu2Al2O4＋32H＋＋===6Cu2＋＋6Al3＋＋2NO↑＋16H2O

（3）

【解析】

試題分析：（1）①設平衡時二氧化碳的物質(zhì)的量為xmol，則甲烷的物質(zhì)的量也是xmol，所以生成CO、氫氣的物質(zhì)的量是2（6-x）mol=(12-2x)mol，根據(jù)題意，x/(x+x+12-2x+12-2x)=0.1，解得x=2，所以此溫度下該反應的平衡常數(shù)K＝(8mol/4L)2(8mol/4L)2/(2mol/4L)2=64；

②根據(jù)蓋斯定律將O2、H2O(g)消去，得反應CO2(g)＋CH4(g) ===?2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝（－890.3 kJ·mol－1）-2×（－566.0 kJ·mol－1）+2×（＋2.8 kJ·mol－1）= ＋247.3 kJ·mol－1；

（2）①由圖可知250℃時，催化劑的催化效率最高，溫度升高，則催化劑的催化效率降低，所以乙酸的產(chǎn)率降低；

②根據(jù)化合價規(guī)律，Cu2Al2O4中O元素的化合價是-2價，Al是+3價，根據(jù)化合價代數(shù)和為0的原則，則Cu的化合價只能是+1價，所以Cu2Al2O4與硝酸發(fā)生氧化還原反應，生成銅離子、鋁離子和NO氣體、水，離子方程式是3Cu2Al2O4＋32H＋＋===6Cu2＋＋6Al3＋＋2NO↑＋16H2O；

（3）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，二氧化碳中的碳氧雙鍵斷裂，發(fā)生加聚反應，所以聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)簡式是。

考點：考查平衡常數(shù)的計算，蓋斯定律的應用，有機結(jié)構(gòu)簡式的判斷