Question

【題目】CO2的回收利用對(duì)減少溫室氣體排放、改善人類(lèi)生存環(huán)境具有重要意義．利用CO2和CH4重整可制合成氣（主要成分CO、H2），重整過(guò)程中部分反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為： ①CH4（g）═C（s）+2H2（g）△H=75.0kJmol﹣1
②CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=41.0kJmol﹣1
③CO（g）+H2（g）═C（s）+H2O（g）△H=﹣131.0kJmol﹣1
（1）反應(yīng)CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）的△H= ．
（2）固定n（CO2）=n（CH4），改變反應(yīng)溫度，CO2和CH4的平衡轉(zhuǎn)化率見(jiàn)圖1．
①同溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率（填“大于”或“小于”）于CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，其原因是 ．
②高溫下進(jìn)行該反應(yīng)時(shí)常會(huì)因反應(yīng)①生成“積碳”（碳單質(zhì)），造成催化劑中毒，高溫下反應(yīng)①能自發(fā)進(jìn)行的原因是 ．
（3）一定條件下Pd﹣Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”從而變廢為寶，其反應(yīng)機(jī)理如圖2所示，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ， 反應(yīng)過(guò)程中碳元素的化合價(jià)為﹣2價(jià)的中間體是 ．
（4）鹵水可在吸收煙道氣中CO2的同時(shí)被凈化，實(shí)現(xiàn)以廢治廢，其中涉及的一個(gè)反應(yīng)是CaSO4+Na2CO3═CaCO3+Na2SO4 ， 則達(dá)到平衡后，溶液中 = ． [用Ksp（CaSO4）和Ksp（CaCO3）表示]．

Answer 1

【答案】
（1）+247kJ?mol﹣1
（2）大于；CO2發(fā)生了其他副反應(yīng)；該反應(yīng)△H＞0，△S＞0，高溫時(shí)△G=△H﹣T△S＜0
（3）CO2+4H2═CH4+2H2O；MgOCH2
（4）
【解析】解：（1）已知：①CH4（g）═C（s）+2H2（g）△H=+75.0kJ/mol②CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=+41.0kJ/mol③CO（g）+H2（g）═C（s）+H2O（g）△H=﹣131.0kJ/mol反應(yīng)CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）可以是①+②﹣③得到，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)的焓變△H=+247kJ/mol，所以答案是：+247kJ/mol；（2）①根據(jù)圖示可以看出，CO2發(fā)生了其他副反應(yīng)，同溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于CH4的平衡轉(zhuǎn)化率大于；所以答案是：大于；CO2發(fā)生了其他副反應(yīng)；②反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)：△H﹣T△S＜0，反應(yīng)①△S＞0，△H＞0，代入判據(jù)，得到反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行，所以答案是：該反應(yīng)△H＞0，△S＞0，高溫時(shí)△G=△H﹣T△S＜0；（3）據(jù)信息：一定條件下Pd﹣Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”，可以寫(xiě)出方程式為：CO2+4H2=CH4+2H2O；反應(yīng)過(guò)程中碳元素的化合價(jià)為﹣2價(jià)的中間體是MgOCH2；所以答案是：CO2+4H2=CH4+2H2O；MgOCH2；（4）達(dá)到平衡后，Ksp（CaCO3）=c（Ca2+）c（CO32﹣），Ksp（CaSO4）=c（Ca2+）c（SO42﹣），在 分子和分母同乘以鈣離子的濃度，所以溶液中 = ，所以答案是： ．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%才能正確解答此題．