Question

（15分）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如下表：

物質	CH4	CO2	CO	H2
體積分數	0．1	0．1	0．4	0．4

①此溫度下該反應的平衡常數K=__________

②已知： 《1》CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H=890．3 kJ·mol－1

《2》CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g) △H=+2．8 kJ·mol－1

《3》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右圖所示。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）①Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。①如果尋找吸收CO2的其他物質，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．可在具有強氧化性的物質中尋找

②Li2O吸收CO2后，產物用于合成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℃，反應逆向進行，放出CO2，Li4SiO4再生，說明該原理的化學方程式是 。

（4）利用反應A可將釋放的CO2轉化為具有工業(yè)利用價值的產品。

反應A：CO2+H2OCO+H2+O2

高溫電解技術能高效實現（3）中反應A，工作原理示意圖如下：

CO2在電極a放電的反應式是__________________________________________。

Answer 1

（1）① 64（2分） ②+247．3 kJ/mol （2分）

（2）①溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低（2分）

②增大反應壓強或增大CO2的濃度（2分）

③3Cu2Al2O4+32H++2NO3－=6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16 H2O（2分）

（3）①A、B （1分） ② CO2 + Li4SiO4 Li2CO3 + Li2SiO3（2分）

（4）CO2 + 2e- == CO+O2-（2分）

【解析】

試題分析：（1）①假設在反應過程是CO2改變的物質的量是x，則平衡時各種氣體的物質的量是CO2 ：(6-x)mol；CH4：(6-x)mol ；CO：2xmol；H2：2xmol。根據題意可得：(6-x)mol ÷[(6-x)mol+(6-x)mol+2xmol+2xmol]=0．1，解得x=4。因此平衡混合體系中物質的濃度分別是：c(CO2)=c(CH4)=0．5mol/L；c(CO)=c(H2)=2mol/L，因此化學平衡常數K=；②《1》+《2》×2—《3》×2，整理可得CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 的△H=+247．3 kJ/mol；（2）①在250～300℃時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低；②由于正反應是氣體體積減小的反應，所以為了提高該反應中CH4的轉化率，可以采取的措施是增大壓強或增大CO2的濃度；（3）①由于Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，Li、Na是堿金屬元素，位于第；Mg是堿土金屬，在元素周期表中位于第族，所以所以如果尋找吸收CO2的其他物質，可在堿性氧化物中尋找或可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找，選項是A、B；②Li2O吸收CO2后，產物用于合成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℃，反應逆向進行，放出CO2，Li4SiO4再生，說明該原理的化學方程式是CO2 + Li4SiO4 Li2CO3 + Li2SiO3；（4）CO2在陰極得到電子變?yōu)镃O，所以a電解是陰極，與電源的負極連接，在電極a放電的反應式是CO2 + 2e- =CO+O2-。

考點：考查提高物質平衡轉化率的措施、化學平衡常數的計算、化學方程式和反應的熱化學方程式的書寫、氣體吸收試劑的選擇標準、電解原理的應用的知識。