Question

（10分） CO₂和CH₄是两种重要的温室气体，通过CH₄和CO₂反应来制造更高价值的化学品是目前的研究目标。

（1）250 ℃时，以镍合金为催化剂，向体积为4 L的密闭容器中通入6 mol CO₂、6 mol CH₄，发生如下反应：CO₂(g)＋CH₄(g) 2CO(g)＋2H₂(g)。

平衡体系中各组分体积分数(某一成分物质的量占总气体物质的量的百分数)如下表：

物质	CH4	CO2	CO	H2
体积分数	0.1	0.1	0.4	0.4

①此温度下该反应的平衡常数K＝________。

②已知：CH₄(g)＋2O₂(g)===CO₂(g)＋2H₂O(g)  ΔH＝－890.3 kJ·mol^－1

CO(g)＋H₂O(g)===CO₂(g)＋H₂(g)   ΔH＝＋2.8 kJ·mol^－1

2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g)  ΔH＝－566.0 kJ·mol^－1

反应CO₂(g)＋CH₄(g) ===2CO(g)＋2H₂(g) ΔH＝________。

（2）以二氧化钛表面覆盖Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸。

①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250～300 ℃时，乙酸的生成速率减小的原因是__________________________________________________。

②将Cu₂Al₂O₄溶解在稀硝酸中的离子方程式为_______________________________。

（3）以CO₂为原料可以合成多种物质。

如合成聚碳酸酯。已知CO₂的分子结构为O===C===O，它的“C===O”双键与乙烯的“C===C”双键一样，在一定条件下可发生加聚反应，聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由CO₂加聚而成。写出聚碳酸酯的结构简式：______________________________________。

Answer

（共10分，各2分） （1）①64 ② ＋247.3 kJ·mol－1

（2）①催化剂的催化效率降低

②3Cu2Al2O4＋32H＋＋===6Cu2＋＋6Al3＋＋2NO↑＋16H2O

（3）

【解析】

试题分析：（1）①设平衡时二氧化碳的物质的量为xmol，则甲烷的物质的量也是xmol，所以生成CO、氢气的物质的量是2（6-x）mol=(12-2x)mol，根据题意，x/(x+x+12-2x+12-2x)=0.1，解得x=2，所以此温度下该反应的平衡常数K＝(8mol/4L)2(8mol/4L)2/(2mol/4L)2=64；

②根据盖斯定律将O2、H2O(g)消去，得反应CO2(g)＋CH4(g) ===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝（－890.3 kJ·mol－1）-2×（－566.0 kJ·mol－1）+2×（＋2.8 kJ·mol－1）= ＋247.3 kJ·mol－1；

（2）①由图可知250℃时，催化剂的催化效率最高，温度升高，则催化剂的催化效率降低，所以乙酸的产率降低；

②根据化合价规律，Cu2Al2O4中O元素的化合价是-2价，Al是+3价，根据化合价代数和为0的原则，则Cu的化合价只能是+1价，所以Cu2Al2O4与硝酸发生氧化还原反应，生成铜离子、铝离子和NO气体、水，离子方程式是3Cu2Al2O4＋32H＋＋===6Cu2＋＋6Al3＋＋2NO↑＋16H2O；

（3）聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由CO2加聚而成，二氧化碳中的碳氧双键断裂，发生加聚反应，所以聚碳酸酯的结构简式是。

考点：考查平衡常数的计算，盖斯定律的应用，有机结构简式的判断