Question

CO₂和CH₄都是要削減的溫室氣體．
（1）已知：CH₄（g）+2O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁
CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△H₂
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃
反應(yīng)CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）的△H=

 

（2）以鎳合金為催化劑，可用CH₄和CO₂在固定容積的密閉容器中反應(yīng)制備CO和H₂．
反應(yīng)式：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）．如表為某實(shí)驗(yàn)室在250℃測(cè)得CH₄和CO₂濃度變化情況．

反應(yīng)時(shí)間	0	5	10	12
CH4/mol?L-1	8.0	6.5	5.5	4.0
CO2/mol?L-1	6.0	4.5	3.5	2.0

結(jié)合表格數(shù)據(jù)，計(jì)算（寫出計(jì)算過(guò)程）：
①反應(yīng)進(jìn)行到5s時(shí)，CO₂的反應(yīng)速率

 

；
②該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)

 

．
（3）以二氧化欽表面覆蓋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圖所示．在250℃和400℃時(shí)乙酸的生成速率
最大，其原因分別是：

 

、

 

．
②為了提高該反應(yīng)中的CH₄轉(zhuǎn)化率

 

，可以采取的措施是

 

、

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素,化學(xué)平衡的影響因素

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)的反應(yīng)熱；
（2）①根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

計(jì)算；
②根據(jù)化學(xué)平衡三段式計(jì)算出平衡時(shí)各組分濃度，化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值；
（3）①溫度越高，反應(yīng)速率越大；催化劑活性越大，反應(yīng)速率越大；
②為了提高該反應(yīng)中的CH₄轉(zhuǎn)化率，可以使平衡正向移動(dòng)．

解答： 解：（1）已知：CH₄（g）+2O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁ ①
CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△H₂                 ②
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃                ③
由①+②×2-③×2得反應(yīng)CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g），故△H=△H₁+2△H₂-3△H₃，
故答案為：△H₁+2△H₂-3△H₃；
（2）①v（CO₂）=

△c

△t

=

6.0mol/L-4.5mol/L

5s

=0.3mol/（L?s），
故答案為：v（CO₂）=0.3mol/（L?s）；
②由表格中數(shù)據(jù)可得：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）   
起始量（mol/L）    6.0      8.0       0.0     0.0
變化量（mol/L）    4.0      4.0       8.0     8.0
平衡量（mol/L）    2.0      4.0       8.0     8.0
平衡常數(shù)K=

c2(H)?c2(CO)

c(CO2)?c(CH4)

=

8．02×8．02

2.0×4.0

=512，
故答案為：512；  
（3）①由于250℃是Cu₂Al₂O₄催化劑的活性溫度，所以在250℃時(shí)催化劑活性最大，反應(yīng)速率大，400℃時(shí)反應(yīng)溫度最高，反應(yīng)速率大，
故答案為：250℃時(shí)催化劑活性最大；400℃時(shí)反應(yīng)溫度最高；
②平衡正向移動(dòng)，CH₄轉(zhuǎn)化率增大，增大CO₂的濃度或及時(shí)分離出乙酸，平衡正向移動(dòng)，
故答案為：增大CO₂的濃度；及時(shí)分離出乙酸．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響因素等知識(shí)點(diǎn)，難度中等．