Question

CO₂和CH₄是兩種重要的溫室氣體，通過CH₄和CO₂反應制造更高價值化學品是目前的研究目標。
（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)生如下反應：CO₂(g)＋CH₄(g) 2CO(g)＋2H₂(g)。平衡體系中各組分體積分數(shù)如下表：

物質	CH4	CO2	CO	H2
體積分數(shù)	0.1	0.1	0.4	0.4

 
①此溫度下該反應的平衡常數(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，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是   。

②為了提高該反應中CH₄的轉化率，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。
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。寫出聚碳酸酯的結構簡式：   。
②以氫氧化鉀水溶液作電解質進行電解，CO₂在銅電極上可轉化為甲烷，該電極反應方程式為     。

Answer 1

（1）①64    ②+247.3 kJ·mol^－1
（2）①溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低
②增大反應壓強或增大CO₂的濃度
③3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^－=6Cu²⁺+ 6Al³⁺+2NO↑+16 H₂O
（3）①    ②CO₂+8e^－+6H₂O=CH₄+8OH^－

試題分析：（1）①設消耗CH₄物質的量為x，則平衡時CH₄、CO₂、CO、H₂物質的量分別為(6-x)mol、(6-x)mol、2xmol、2xmol，由CH₄體積分數(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)，增大壓強或增大二氧化碳氣體濃度，可以提高甲烷轉化率。③Cu₂Al₂O₄中Cu為+1價，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、質量守恒配平。（3）①CO₂發(fā)生加聚反應時，斷裂C=O雙鍵中的鍵，聚合得。②CO₂在銅電極上可轉化為甲烷，C的化合價由+4降為-4，發(fā)生還原反應，由電子和電荷守恒、質量守恒寫出電極反應式。