Question

(16分)CH4和CO2反應(yīng)可以制造價值更高的化學(xué)產(chǎn)品。

（1）250℃時，以鎳合金為催化劑，向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，發(fā)生反應(yīng)：CO2 (g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)。平衡體系中各組分的濃度為：

物 質(zhì)	CH4	CO2	CO	H2
平衡濃度(mol·L-1)	0.5	0.5	2.0	2.0

① 此溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________(注明單位).

② 已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H1 kJ·mol－1

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

2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H3 kJ·mol－1

反應(yīng)CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 的 △H=_______ kJ·mol－1

（2）用Cu2Al2O4做催化劑，一定條件下,發(fā)生反應(yīng): CO2+CH4 CH3COOH, 請回答:

① 溫度與催化劑的催化效率和乙酸的生成速率如圖。

250～300℃時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是____ 。

② 為提高上述反應(yīng)CH4的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有 (寫2種)。

③ Cu2Al2O4可溶解在稀硝酸中，被氧化的元素為 ，每消耗3mol Cu2Al2O4時被還原的HNO3為 mol。

（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，

① 若尋找吸收CO2的其他物質(zhì)，下列建議合理的是___。

a. 可在堿性氧化物中尋找

b. 可在具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)中尋找

c. 可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中尋找

② Li4SiO 4可用于吸收、釋放CO2, 原理是: 500℃時，CO2與Li4SiO4接觸生成Li2CO3；平衡后加熱至700℃，反應(yīng)逆向進(jìn)行，放出CO2，Li4SiO4再生，該原理的化學(xué)方程式_____。

 

Answer 1

(16分)（1）① 64 mol2·L-2 (3分,數(shù)據(jù)2分,單位1分) ② (△H1 - 2△H3 + 2△H2) (2分)

（2）① 溫度在250～300℃時，催化劑的催化效率降低(2分)

② 增大反應(yīng)壓強(qiáng)、增大CO2的濃度 (2分,各1分) ③ 銅(或Cu) (1分) , 2 (1分)

（3）① ac （3分,選一個對的得1分,全對3分）② CO2 + Li4SiO4 Li2CO3 + Li2SiO3 (2分)

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)表中物質(zhì)的平衡濃度可知，該溫度下的平衡常數(shù)K＝＝64 mol2·L-2；

②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H1 kJ?mol-1 ①

CO（g）+H2O （g）=CO2（g）+H2 （g）△H2 kJ?mol-1 ②

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H3 kJ?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），所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝(△H1 - 2△H3 + 2△H2)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：溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低；

②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；

③Cu2Al2O4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，所以被氧化的元素是銅。每消耗3mol Cu2Al2O4時生成2molNO，所以被還原的HNO3的物質(zhì)的量是2mol；

（3）①a．Li2O、Na2O、MgO均屬于堿性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在堿性氧化物中尋找吸收CO2的其他物質(zhì)，故a正確；b．Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，鈉、鎂、鋁為ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找吸收CO2的其他物質(zhì)，故b正確；c．Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它們都沒有強(qiáng)氧化性，且吸收二氧化碳與氧化還原無關(guān)，故c錯誤；

故答案為：ab；

②在500℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3，反應(yīng)物為CO2與Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根據(jù)質(zhì)量守恒可知產(chǎn)物還有Li2SiO3，所以化學(xué)方程式為：CO2 + Li4SiO4 Li2CO3 + Li2SiO3。

考點(diǎn)：考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡影響因素等