Question

CO₂和CH₄是兩種重要的溫室氣體，通過(guò)CH₄和CO₂反應(yīng)制造更高價(jià)值化學(xué)品是目前的研究目標(biāo)。

（1）250℃時(shí)，以鎳合金為催化劑，向4 L容器中通入6 mol CO₂、6 mol CH₄，發(fā)生如下反應(yīng)：CO₂(g)＋CH₄(g) 2CO(g)＋2H₂(g)。平衡體系中各組分體積分?jǐn)?shù)如下表：

物質(zhì)	CH4	CO2	CO	H2
體積分?jǐn)?shù)	0.1	0.1	0.4	0.4

①此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=       。

②已知：I．CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g) △H₁ 

II．CO(g)＋H₂O (g)＝CO₂(g)＋H₂ (g) △H₂

III．2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g) △H₃ 

反應(yīng)CO₂(g)＋CH₄(g)2CO(g)＋2H₂(g) 的△H=       （用△H₁ △H₂ △H₃表示）。

③對(duì)上述反應(yīng)II：CO(g) + H₂O(g) CO₂ (g)+ H₂(g)  ΔH ₂ = −41 kJ/mol，起始時(shí)在密閉容器中充入1.00 molCO 和 1.00 molH₂O，分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，探究影響平衡的因素（其它條件相同且不考慮任何副 反應(yīng)的影響）。實(shí)驗(yàn)條件如下表：

①實(shí)驗(yàn)中c(CO₂)隨時(shí)間變化的關(guān)系見(jiàn)下圖，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡的框圖中，分別畫出實(shí)驗(yàn)②和③中c(CO₂)隨時(shí)間變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖。

（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右圖所示。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）以甲醇為燃料的新型電池，其成本大大低于以氫為燃料的傳統(tǒng)燃料電池，目前得到廣泛的研究，右圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

①B極的電極反應(yīng)式為                  。

②若用該燃料電池做電源，用石墨做電極電解硫酸銅溶液，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mole^— 時(shí)，實(shí)際上消耗的甲醇的質(zhì)量比理論上大，可能原因是                      。

Answer 1

⑴  ①64     ②△H₁ +2△H₂—2△H₃

③ (每條曲線2分，需有標(biāo)注，共4分)

⑵ ①溫度超過(guò)250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低 

②增大反應(yīng)壓強(qiáng)或增大CO₂的濃度

（3）① CH₃OH + 3O^2— -6e^— = CO₂+ 2H₂O；

  ②甲醇不完全被氧化，生成C或CO  或 電池能量轉(zhuǎn)化率達(dá)不到100%(其它合理答案都可以)