Question

【題目】CO2的綜合利用對溫室氣體的減排以及對減緩燃料危機等具有重要意義。

（1）CH4-CO2催化重整反應為：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=111kJ·mol-1

該催化重整反應的ΔH=____kJ·mol-1。

（2）CH4-CO2催化重整反應通過熱力學計算可得到的圖像之一如圖。

①200—400℃時，主要發(fā)生的反應的化學方程式為___。

②當溫度高于600℃時，隨著溫度的升高C的物質的量減少，其原因是__（用文字表達）。

（3）輔助的Al-CO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應產物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。

電池的正極反應式：6O2+6e-=6O2-，6CO2+6O2-=3C2O+6O2。

反應過程中O2的作用是___。電池的負極反應式為___。

（4）以TiO2/Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關系如題圖所示。

①Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，該反應的離子方程式為___。

②300～400℃時，乙酸的生成速率升高的原因是____。

Answer 1

【答案】+247 CH4C+2H2 600℃以上，C與CO2反應生成CO 催化作用 Al-3e-=Al3+ 3Cu2Al2O4+32H++2NO=6Cu2++6Al3++2NO↑+26H2O 300℃～400℃催化劑幾乎失去催化效率，溫度升高加快化學反應速率

【解析】

（1）已知：①C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75kJ·mol-1

②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol-1

③C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=111kJ·mol-1

根據蓋斯定律③×2－②－①即得到該催化重整反應的ΔH=+247kJ·mol-1。

（2）①根據圖像可知200～400℃時甲烷分解生成氫氣和碳，主要發(fā)生的反應的化學方程式為CH4C+2H2。

②由于600℃以上，C與CO2反應生成CO，所以當溫度高于600℃時，隨著溫度的升高C的物質的量減少。

（3）由于電池的正極反應式為：6O2+6e-=6O2-，6CO2+6O2-=3C2O+6O2，這說明反應前消耗氧氣，最后又產生氧氣，則反應過程中O2的作用是催化作用。負極鋁失去電子，則電池的負極反應式為Al-3e-=Al3+；

（4）①Cu2Al2O4可溶于稀硝酸生成硝酸銅、硝酸鋁、一氧化氮和水，該反應的離子方程式為3Cu2Al2O4+32H++2NO=6Cu2++6Al3++2NO↑+26H2O。

②根據圖像可知300℃～400℃時催化劑幾乎失去催化效率，溫度升高加快化學反應速率，所以300～400℃時，乙酸的生成速率升高。