Question

CO₂和CH₄是兩種重要的溫室氣體，通過CH₄和CO₂反應(yīng)制造更高價(jià)值的化學(xué)品是目前的研究方向．
（1）已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=a kJ?mol^-1
CO（g）+H₂O （g）=CO₂（g）+H₂ （g）△H₂=b kJ?mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃=c kJ?mol^-1
反應(yīng)CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g） 的△H=

 

kJ?mol^-1．
（2）以二氧化鈦表面覆蓋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．250～300℃時(shí)，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(yīng)中CH₄的轉(zhuǎn)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）以CO₂為原料可以合成多種物質(zhì)．
①利用FeO吸收CO₂的化學(xué)方程式為：6 FeO+CO₂=2Fe₃O₄+C，則反應(yīng)中每生成1 mol Fe₃O₄，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

mol．
②以氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)進(jìn)行電解，在銅電極上CO₂可轉(zhuǎn)化為CH₄，另一電極石墨連接電源的

 

極，則該電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,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

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律結(jié)合已知熱化學(xué)方程式來解答；
（2）①根據(jù)溫度對(duì)催化劑活性的影響；
②根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大；
③先將Cu₂Al₂O₄拆成氧化物的形式：Cu₂O?Al₂O₃，再根據(jù)氧化物與酸反應(yīng)生成離子方程式，需要注意的是一價(jià)銅具有還原性；
（3）①根據(jù)化合價(jià)升降以及電子轉(zhuǎn)移計(jì)算反應(yīng)生成1molFe₃O₄電子轉(zhuǎn)移的量；
②根據(jù)原電池原理，CO₂在正極發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲烷，注意電解質(zhì)溶液為堿性．

解答： 解：（1）CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=akJ?mol^-1    ①
  CO（g）+H₂O （g）=CO₂（g）+H₂ （g）△H=bkJ?mol^-1        ②
  2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=ckJ?mol^-1             ③
根據(jù)蓋斯定律，由①+②×2-③×2得，CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H=（a+2b?2c）kJ?mol^-1．
  故答案為：a+2b?2c；
（2）①溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低，故答案：溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低；
②增大反應(yīng)壓強(qiáng)、增大CO₂的濃度，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：增大反應(yīng)壓強(qiáng)、增大CO₂的濃度；
③Cu₂Al₂O₄拆成氧化物的形式：Cu₂O?Al₂O₃，與酸反應(yīng)生成離子方程式：3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^-=6Cu²⁺+6Al³⁺+2NO↑+16H₂O，
故答案為：3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^-=6Cu²⁺+6Al³⁺+2NO↑+16H₂O；
（3）①該反應(yīng)中每生成1molFe₃O₄，反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量為0.5mol，1mol二氧化碳反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子4mol，0.5mol二氧化碳反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子2mol，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量2mol；
故答案為：2；
②CO₂在正極發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲烷，電極反應(yīng)為：CO₂+8e^-+6H₂O=CH₄+8OH^-，陽極上是氫氧根離子失電子的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣，總的電解原理方程式為：CO₂+2H₂O

通電  .

CH₄+2O₂，故答案為：正；CO₂+2H₂O

通電  .

CH₄+2O₂．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查蓋斯定律、影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的因素以及原電池原理的運(yùn)用等知識(shí)，難度不大，根據(jù)所學(xué)知識(shí)即可完成．