Question

CO₂和CH₄是兩種重要的溫室氣體，通過CH₄和CO₂反應(yīng)制造更高價(jià)值化學(xué)品是目前的研究目標(biāo)．
（1）在一定條件下，CH₄和CO₂以鎳合金為催化劑，發(fā)生反應(yīng)：CO₂ （g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g），其平衡常數(shù)為K，在不同溫度下，K 的值如下：

溫度	200℃	250℃	300℃
K	56	64	80

①從上表可以推斷：該反應(yīng)的逆反應(yīng)是

 

（填“吸”、“放”）熱反應(yīng)．
②此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．
（2）以二氧化鈦表面覆蓋Cu₂Al₂O₄為催化劑，可以將CO₂和CH₄直接轉(zhuǎn)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右圖所示．250～300℃時(shí)，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(yīng)中CH₄的轉(zhuǎn)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）Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂．
①如果尋找吸收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ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找
c．可在具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)中尋找
②Li₂O吸收CO₂后，產(chǎn)物用于合成Li₄SiO₄，Li₄SiO₄用于吸收、釋放CO₂．原理是：在500℃，CO₂與Li₄SiO₄接觸后生成Li₂CO₃；平衡后加熱至700℃，反應(yīng)逆向進(jìn)行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，說明該原理的化學(xué)方程式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)方程式的書寫,化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素

專題：

分析：（1）①分析圖表數(shù)據(jù)平衡常數(shù)隨溫度升高增大，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
②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）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）①分析圖表數(shù)據(jù)平衡常數(shù)隨溫度升高增大，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
故答案為：放；
②CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c2(CO)c2(H2)

c(CO2)c(CH4)

；
故答案為：

c2(CO)c2(H2)

c(CO2)c(CH4)

；
（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：溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低；
②增大容器體積減小壓強(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：增大體積減小壓強(qiáng)或增大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，
故答案為：3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^-=6Cu²⁺+6Al³⁺+2NO↑+16H₂O；
（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(cuò)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

500℃

700℃

Li₂CO₃+Li₂SiO₃，
故答案為：ab，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．