Question

（16分）CO₂和CH₄是两种重要的温室气体，通过CH₄和CO₂反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。

（1）在一定条件下，CH₄和CO₂以镍合金为催化剂，发生反应：CO₂(g)＋CH₄(g)2CO(g)＋2H₂(g)，其平衡常数为K，在不同温度下，K 的值如下：

①从上表可以推断：该反应的逆反应是         （填“吸”、“放”）热反应。

②此温度下该反应的平衡常数表达式为K=__________________。

（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图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_________。

②为了提高该反应中CH₄的转化率，可以采取的措施是                       。

③将Cu₂Al₂O₄溶解在稀硝酸中的离子方程式为                   。

（3）Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂。

①如果寻找吸收CO₂的其他物质，下列建议合理的是________。

a.可在碱性氧化物中寻找

b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找

c.可在具有强氧化性的物质中寻找

②Li₂O吸收CO₂后，产物用于合成Li₄SiO₄，Li₄SiO₄用于吸收、释放CO₂。原理是：在500℃，CO₂与Li₄SiO₄接触后生成Li₂CO₃；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，说明该原理的化学方程式是__________________          _________。

Answer

（1） ①放热 ② （4分，各2分）

（2）①温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低 （2分）

②增大反应压强或增大CO2的浓度 （2分）

③3Cu2Al2O4+32H++2NO3－ = 6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16H2O （3分）

（3）①a b （2分） ②CO2 + Li4SiO4Li2CO3 + Li2SiO3 （3分）

【解析】

试题分析：（1）①升高温度，化学平衡常数增大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动。根据平衡移动原理可知：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，正反应方向为吸热反应，所以该反应的逆反应是放热反应；②化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时，各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，所以此温度下该反应的平衡常数表达式为K=；（2）①一般情况下温度升高，化学反应速率加快，该反应使用了催化剂，任何催化剂的催化活性都有一定的温度范围。.但是250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因可能是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低；②CH4(g)+CO2(g) CH3COOH(g)，该反应的正反应是气体体积减小反应，为了提高该反应中CH4的转化率，根据平衡移动原理，可知可以采取的措施是增大反应体系的压强或增大CO2的浓度。③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中，发生氧化还原反应，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得反应的离子方程式为3Cu2Al2O4+32H++2NO3－ = 6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16H2O。（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。①如果寻找吸收CO2的其他物质，由于Li、Na、Mg都是元素周期表ⅠA、ⅡA的元素，所以应该在可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找；这些氧化物都是碱性氧化物，所以还可以在在碱性氧化物中寻找，故选项是a b；②Li2O吸收CO2后，产物用于合成Li4SiO4，Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是：在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，说明反应是可逆反应，该反应的正反应是放热反应，升高温度，根据平衡移动原理可知，平衡向吸热的逆反应方向移动，重新产生CO2，用能够说明该原理的化学方程式表示是CO2 + Li4SiO4Li2CO3 + Li2SiO3，ΔH<0。

考点：考查反应热的判断、平衡移动的因素、反应条件的控制、化学方程式和离子方程式的书写的知识。