Question

CH₄和CO₂反應(yīng)可以制造價(jià)值更高的化學(xué)產(chǎn)品．
（1）250℃時(shí)，以鎳合金為催化劑，向4L容器中通入6mol CO₂、6mol 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）△H₁kJ?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(qǐng)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(shí)，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）．
③Cu₂Al₂O₄可溶解在稀硝酸中，被氧化的元素為

 

，每消耗3mol Cu₂Al₂O₄時(shí)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
②Li₄SiO₄可用于吸收、釋放CO₂，原理是：500℃時(shí)，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

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①先利用三段法求出各物質(zhì)的物質(zhì)的量，然后再根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積；
②根據(jù)蓋斯定律來解答；
（2）①根據(jù)溫度對(duì)催化劑活性的影響；
②根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大；
③先將Cu₂Al₂O₄拆成氧化物的形式：Cu₂O?Al₂O₃，再根據(jù)氧化物與酸反應(yīng)生成離子方程式，需要注意的是一價(jià)銅具有還原性；
（3）①二氧化碳為酸性氣體，Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂與氧化性無關(guān)；
②根據(jù)題干信息，反應(yīng)物為CO₂與Li₄SiO₄，生成物有Li₂CO₃，根據(jù)質(zhì)量守恒進(jìn)行解答．

解答： 解：（1）①CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）．
起始濃度    1.5     1.5       0      0
反應(yīng)濃度     x       x        2x      2x
平衡濃度     0.5    0.5       2.0     2.0
所以K=

c2(CO)?c2(H2)

c(CO2)?c(CH4)

=

22×22

0.5×0.5

mol²?L^-2=64mol²?L^-2，
故答案為：64mol²?L^-2；
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁kJ?mol^-1①
CO（g）+H₂O （g）=CO₂（g）+H₂ （g）△H₂kJ?mol^-1②
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃kJ?mol^-1③
根據(jù)蓋斯定律，由①+②×2-③×2得，CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₃kJ?mol^-1=（△H₁-2△H₃+2△H₂ ）kJ?mol^-1，
故答案為：（△H₁-2△H₃+2△H₂）；
（2）①溫度超過250℃時(shí)，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，故答案為：溫度超過250℃時(shí)，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(dòng)，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，故Cu元素的化合價(jià)升高，即被氧化，依據(jù)離子反應(yīng)方程式得出：每消耗3mol Cu₂Al₂O₄時(shí)被還原的HNO₃為2mol，故答案為：銅（或Cu）；2；
（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，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b錯(cuò)誤；
c．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c正確；
故答案為：ac；
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

500℃  .

700℃

Li₂CO₃+Li₂SiO₃，
故答案為：CO₂+Li₄SiO₄ 

500℃  .

700℃

 Li₂CO₃+Li₂SiO₃．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了綜合利用CO₂，涉及熱化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)、化學(xué)平衡影響因素等，較為綜合，題目難度中等．