Question

【題目】CO2的綜合利用對(duì)溫室氣體的減排以及對(duì)減緩燃料危機(jī)等具有重要意義。

（1）CH4-CO2催化重整反應(yīng)為：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=111kJ·mol-1

該催化重整反應(yīng)的ΔH=____kJ·mol-1。

（2）CH4-CO2催化重整反應(yīng)通過熱力學(xué)計(jì)算可得到的圖像之一如圖。

①200—400℃時(shí)，主要發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。

②當(dāng)溫度高于600℃時(shí)，隨著溫度的升高C的物質(zhì)的量減少，其原因是__（用文字表達(dá)）。

（3）輔助的Al-CO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。

電池的正極反應(yīng)式：6O2+6e-=6O2-，6CO2+6O2-=3C2O+6O2。

反應(yīng)過程中O2的作用是___。電池的負(fù)極反應(yīng)式為___。

（4）以TiO2/Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關(guān)系如題圖所示。

①Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，該反應(yīng)的離子方程式為___。

②300～400℃時(shí)，乙酸的生成速率升高的原因是____。

Answer 1

【答案】+247 CH4C+2H2 600℃以上，C與CO2反應(yīng)生成CO 催化作用 Al-3e-=Al3+ 3Cu2Al2O4+32H++2NO=6Cu2++6Al3++2NO↑+26H2O 300℃～400℃催化劑幾乎失去催化效率，溫度升高加快化學(xué)反應(yīng)速率

【解析】

（1）已知：①C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75kJ·mol-1

②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol-1

③C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=111kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律③×2－②－①即得到該催化重整反應(yīng)的ΔH=+247kJ·mol-1。

（2）①根據(jù)圖像可知200～400℃時(shí)甲烷分解生成氫氣和碳，主要發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH4C+2H2。

②由于600℃以上，C與CO2反應(yīng)生成CO，所以當(dāng)溫度高于600℃時(shí)，隨著溫度的升高C的物質(zhì)的量減少。

（3）由于電池的正極反應(yīng)式為：6O2+6e-=6O2-，6CO2+6O2-=3C2O+6O2，這說明反應(yīng)前消耗氧氣，最后又產(chǎn)生氧氣，則反應(yīng)過程中O2的作用是催化作用。負(fù)極鋁失去電子，則電池的負(fù)極反應(yīng)式為Al-3e-=Al3+；

（4）①Cu2Al2O4可溶于稀硝酸生成硝酸銅、硝酸鋁、一氧化氮和水，該反應(yīng)的離子方程式為3Cu2Al2O4+32H++2NO=6Cu2++6Al3++2NO↑+26H2O。

②根據(jù)圖像可知300℃～400℃時(shí)催化劑幾乎失去催化效率，溫度升高加快化學(xué)反應(yīng)速率，所以300～400℃時(shí)，乙酸的生成速率升高。