Question

(16分)CH₄和CO₂反应可以制造价值更高的化学产品。

（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO₂、6 mol CH₄，发生反应：CO₂ (g)＋CH₄(g) 2CO(g)＋2H₂(g)。平衡体系中各组分的浓度为：

物 质	CH4	CO2	CO	H2
平衡浓度(mol·L^-1)[	0.5	0.5	2.0	2.0

①此温度下,该反应的平衡常数K=________(注明单位)。

②已知：CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)     △H₁  kJ·mol^－1

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

2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g)             △H₃  kJ·mol^－1

反应CO₂(g)＋CH₄(g) 2CO(g)＋2H₂(g) 的  △H=_______ kJ·mol^－1

（2）用Cu₂Al₂O₄做催化剂，一定条件下,发生反应: CO₂+CH₄ CH₃COOH, 请回答:

①温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是____                         _。

②为提高上述反应CH₄的转化率，可采取的措施有_                   (写2种)。

③Cu₂Al₂O₄可溶解在稀硝酸中,被氧化的元素为      ，

每消耗3mol Cu₂Al₂O₄时被还原的HNO₃为     mol。

（3）Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，

①若寻找吸收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．可在具有强氧化性的物质中寻找

c．可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中寻找

②Li₄SiO ₄可用于吸收、释放CO₂, 原理是: 500℃时，CO₂与Li₄SiO₄接触生成Li₂CO₃；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，该原理的化学方程式_____。

Answer

⑴ ① 64 mol2·L-2 (3分,数据2分,单位1分) ② (△H1 - 2△H3 + 2△H2) (2分)

⑵ ① 温度在250～300℃时，催化剂的催化效率降低(2分)

② 增大反应压强、增大CO2的浓度 (2分,各1分) ③ 铜(或Cu) (1分) , 2 (1分)

⑶ ① ac （3分,选一个对的得1分,全对3分） ② CO2 + Li4SiO4Li2CO3 + Li2SiO3 (2分)

【解析】

试题分析：（1）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则根据方程式和表中数据可知此温度下,该反应的平衡常数K＝＝64 mol2·L-2。

②已知：①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H1 kJ·mol－1，②CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g)△H2 kJ·mol－1，③2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H3 kJ·mol－1，则根据盖斯定律可知①＋②×2—③×2即可得到反应CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 的△H＝(△H1 - 2△H3 + 2△H2)kJ·mol－1。

（2）①由于催化剂受温度影响大，则250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度在250～300℃时，催化剂的催化效率降低。

②正方应是体积减小的可逆反应，因此为提高上述反应CH4的转化率，可采取的措施有增大反应压强、增大CO2的浓度。

③ Cu2Al2O4可溶解在稀硝酸中，其中铜的化合价是＋1价，铝是＋3价，所以被氧化的元素为Cu。每消耗3mol Cu2Al2O4时失去6mol电子，稀硝酸的还原产物是NO，在反应中氮元素的化合价从＋5价降低到＋2价，则根据电子得失守恒可知被还原的HNO3为6mol÷3mol＝2mol。

（3）①a．CO2是酸性氧化物，因此可在碱性氧化物中寻找，a正确；b.CO2的还原性弱，因此不能在具有强氧化性的物质中寻找，b错误；c．酸性氧化物能与碱性氧化物反应，则可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中寻找，c正确，答案选ac。

②500℃时，CO2与Li4SiO4接触生成Li2CO3；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，该原理的化学方程式为CO2 + Li4SiO4Li2CO3 + Li2SiO3。

考点：考查外界条件对平衡状态的影响、平衡状态的计算及氧化还原反应的有关计算与判断