Question

【題目】CH4和CO2反應(yīng)可以制造價值更高的化學(xué)產(chǎn)品．

(1)250℃時,以鎳合金為催化劑,向4L容器中通入6molCO2、6molCH4,發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)平衡體系中各組分的濃度為：

物質(zhì)	CH4	CO2	CO	H2
平衡濃度mol/L	0.5	0.5	2.0	2.0

①此溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______注明單位．

②已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH1kJmol-1

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2kJmol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH3kJmol-1

反應(yīng)CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的ΔH=______ kJmol-1

(2)用Cu2Al2O4做催化劑,一定條件下,發(fā)生反應(yīng)：CO2+CH4CH3COOH,請回答：

①溫度與催化劑的催化效率和乙酸的生成速率如圖250~300℃時,溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是______

②為提高上述反應(yīng)CH4的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有______（寫2種）

③Cu2Al2O4可溶解在稀硝酸中,被氧化的元素為______,每消耗3molCu2Al2O4時被還原的HNO3為______mol

(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2,

①若尋找吸收CO2的其他物質(zhì),下列建議合理的是______

a.可在堿性氧化物中尋找

b.可在具有強氧化性的物質(zhì)中尋找

c.可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中尋找

②Li4SiO4可用于吸收、釋放CO2,原理是：500℃時, CO2與Li4SiO4接觸生成Li2CO3；平衡后加熱至700℃,反應(yīng)逆向進行,放出CO2, Li4SiO4再生,該原理的化學(xué)方程式______．

Answer 1

【答案】64mol2L-2 △H1-2△H3+2△H2 溫度在250～300℃時，催化劑的催化效率降低 增大反應(yīng)壓強、增大CO2的濃度 Cu 2 ac CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3

【解析】

(1) ①根據(jù)K=計算；

②根據(jù)蓋斯定律計算；

(2)①催化劑的活性降低，導(dǎo)致溫度升高而乙酸的生成速率降低；

②根據(jù)方程式，增大壓強，或增大CO2的濃度，可使平衡正向進行；

③被還原HNO3為化合價降低的硝酸；

(3)①a．Li2O、Na2O、MgO均屬于堿性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在堿性氧化物中尋找吸收CO2的其他物質(zhì)；

b．Li2O、Na2O、MgO都沒有強氧化性，則吸收二氧化碳與氧化還原無關(guān)；

c．Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，鋰、鈉、鎂為ⅠA、ⅡA族元素，可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找吸收CO2的其他物質(zhì)；

②在500℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3，反應(yīng)物為CO2與Li4SiO4，生成物有Li2CO3。

(1) ①K===64mol2L-2；

②①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH1kJmol-1，②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2kJmol-1，③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH3kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律，①+2×②-2×③，即可得到CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)，則ΔH=△H1-2△H3+2△H2 kJmol-1；

(2)①催化劑的活性降低，導(dǎo)致溫度升高而乙酸的生成速率降低；

②根據(jù)方程式，增大壓強，可使平衡正向進行，或增大CO2的濃度，也可使平衡正向進行，從而提高CH4的轉(zhuǎn)化率。

③Cu2Al2O4中Cu的化合價為+1價，與硝酸反應(yīng)時，變?yōu)?/span>+2價，被氧化；每消耗3molCu2Al2O4時，轉(zhuǎn)移6mol電子，則硝酸的化合價由+5變?yōu)?/span>+2價，被還原HNO3為2mol；

(3)①a．Li2O、Na2O、MgO均屬于堿性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在堿性氧化物中尋找吸收CO2的其他物質(zhì)，符合題意，a正確；

b．Li2O、Na2O、MgO都沒有強氧化性，則吸收二氧化碳與氧化還原無關(guān)，與題意不符，b錯誤；

c．Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，鋰、鈉、鎂為ⅠA、ⅡA族元素，可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找吸收CO2的其他物質(zhì)，符合題意，c正確；

答案為ac；

②在500℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3，反應(yīng)物為CO2與Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根據(jù)質(zhì)量守恒可知產(chǎn)物還有Li2SiO3，則方程式為CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3。