Question

CO₂和CH₄是兩種重要的溫室氣體，通過(guò)CH₄和CO₂反應(yīng)制造更高價(jià)值化學(xué)品是目前的研究目標(biāo)。

（1）250℃時(shí)，以鎳合金為催化劑，向4 L容器中通入6 mol CO₂、6 mol 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)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=-890.3 kJ·mol^－1

CO(g)＋H₂O (g)＝CO₂(g)＋H₂ (g) △H=2.8 kJ·mol^－1

2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g) △H=-566.0 kJ·mol^－1

反應(yīng)CO₂(g)＋CH₄(g)2CO(g)＋2H₂(g) 的△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)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是    。

②為了提高該反應(yīng)中CH₄的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是    。

③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)。

①聚碳酸酯是一種易降解的新型合成材料，它是由加聚而成。寫(xiě)出聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：    。

②以氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)進(jìn)行電解，CO₂在銅電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷，該電極反應(yīng)方程式為      。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）①64     ②+247.3 kJ·mol^－1

（2）①溫度超過(guò)250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低

②增大反應(yīng)壓強(qiáng)或增大CO₂的濃度

③3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^－=6Cu²⁺+ 6Al³⁺+2NO↑+16 H₂O

（3）①     ②CO₂+8e^－+6H₂O=CH₄+8OH^－

【解析】

試題分析：（1）①設(shè)消耗CH₄物質(zhì)的量為x，則平衡時(shí)CH₄、CO₂、CO、H₂物質(zhì)的量分別為(6-x)mol、(6-x)mol、2xmol、2xmol，由CH₄體積分?jǐn)?shù)得，解得x=4。所以K= = =64。②由蓋斯定律得△H=(-890.3+2.8×2+566×2) kJ·mol^－1= +247.3kJ·mol^－1。（2）①溫度升高，催化劑活性降低。②CO₂(g)＋CH₄(g)CH₃COOH(l)，增大壓強(qiáng)或增大二氧化碳?xì)怏w濃度，可以提高甲烷轉(zhuǎn)化率。③Cu₂Al₂O₄中Cu為+1價(jià)，Cu₂Al₂O₄與硝酸生成硝酸銅、硝酸鋁、NO和水，根據(jù)得失電子相等、電荷守恒、質(zhì)量守恒配平。（3）①CO₂發(fā)生加聚反應(yīng)時(shí)，斷裂C=O雙鍵中的鍵，聚合得。②CO₂在銅電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷，C的化合價(jià)由+4降為-4，發(fā)生還原反應(yīng)，由電子和電荷守恒、質(zhì)量守恒寫(xiě)出電極反應(yīng)式。

考點(diǎn)： 化學(xué)平衡常數(shù)  蓋斯定律  化學(xué)平衡移動(dòng)與轉(zhuǎn)化率  離子方程式  高聚物  電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)