Question

14．CH₄和CO₂可以制造价值更高的化学产品．已知：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=a kJ/mol
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂=b kJ/mol
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃=c kJ/mol
（1）写出由甲烷与二氧化碳制一氧化碳和氢气的热化学方程式：CH₄（g）+CO₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=（a+2b-2c）kJ/mol．
（2）一定条件下，等物质的量的（1）中反应生成的气体可合成二甲醚（CH₃OCH₃），同时还产生了一种可参与大气循环的无机化合物，该反应的化学方程式为3CO+3H₂═CH₃OCH₃+CO₂．
二甲醚与乙醇互为同分异构体，都可作为原电池的燃料，两者的比能量不相同（填相同或不同）．
（3）用Cu₂Al₂O₄做催化剂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+CH₄（g）=CH₃COOH（g），温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率的关系如图，回答下列问题：
①250～300℃时，乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低，化学反应速率降低．
②300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高，化学反应速率加快．

Answer 1

分析 （1）已知①CH₄（g）+2O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=a kJ/mol
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₂=b kJ/mol
③2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₃=c kJ/mol
①+2×②-2×③得：CH₄（g）+CO₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H，依据盖斯定律计算反应热；
（2）据反应物和生成物可知，参与大气循环的无机化合物为二氧化碳，据原子守恒书写化学方程式；
依据二甲醚与乙醇结构判断；
（3）①温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，所以温度升高而乙酸的生成速率降低；
②温度升高，化学反应速率加快．

解答 解：（1）已知①CH₄（g）+2O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=a kJ/mol
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₂=b kJ/mol
③2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₃=c kJ/mol
据盖斯定律，①+2×②-2×③得：CH₄（g）+CO₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=（a+2b-2c）kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+CO₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=（a+2b-2c）kJ/mol；
（2）据反应物和生成物可知，参与大气循环的无机化合物为二氧化碳，据原子守恒书写化学方程式为：3CO+3H₂═CH₃OCH₃+CO₂，
二甲醚结构简式为CH₃OCH₃，中含有C-H和C-O键，乙醇结构简式为CH₃CH₂OH，含有C-H，C-O，O-H键，二者完全燃烧生成产物相同都是二氧化碳和水，依据△H=反应物总键能-生成物总键能，可知二者比能量不同；
故答案为：3CO+3H₂═CH₃OCH₃+CO₂；不同；
（3）①温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，所以温度升高而乙酸的生成速率降低，故答案为：催化剂的催化效率降低，化学反应速率降低；
②温度升高，化学反应速率加快，故答案为：温度升高，化学反应速率加快．

点评 本题考查了热化学方程式的书写、氧化还原反应方程式书写、影响反应速率的因素，明确盖斯定律计算反应热的方法是解题关键，题目难度中等．