Question

(16分)CH4和CO2反应可以制造价值更高的化学产品。

（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生反应：CO2 (g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)。平衡体系中各组分的浓度为：

物 质	CH4	CO2	CO	H2
平衡浓度(mol·L-1)	0.5	0.5	2.0	2.0

① 此温度下，该反应的平衡常数K=________(注明单位).

② 已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H1 kJ·mol－1

CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g) △H2 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H3 kJ·mol－1

反应CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 的 △H=_______ kJ·mol－1

（2）用Cu2Al2O4做催化剂，一定条件下,发生反应: CO2+CH4 CH3COOH, 请回答:

① 温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图。

250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是____ 。

② 为提高上述反应CH4的转化率，可采取的措施有 (写2种)。

③ Cu2Al2O4可溶解在稀硝酸中，被氧化的元素为 ，每消耗3mol Cu2Al2O4时被还原的HNO3为 mol。

（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，

① 若寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是___。

a. 可在碱性氧化物中寻找

b. 可在具有强氧化性的物质中寻找

c. 可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中寻找

② Li4SiO 4可用于吸收、释放CO2, 原理是: 500℃时，CO2与Li4SiO4接触生成Li2CO3；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，该原理的化学方程式_____。

 

Answer 1

(16分)（1）① 64 mol2·L-2 (3分,数据2分,单位1分) ② (△H1 - 2△H3 + 2△H2) (2分)

（2）① 温度在250～300℃时，催化剂的催化效率降低(2分)

② 增大反应压强、增大CO2的浓度 (2分,各1分) ③ 铜(或Cu) (1分) , 2 (1分)

（3）① ac （3分,选一个对的得1分,全对3分）② CO2 + Li4SiO4 Li2CO3 + Li2SiO3 (2分)

【解析】

试题分析：（1）①根据表中物质的平衡浓度可知，该温度下的平衡常数K＝＝64 mol2·L-2；

②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H1 kJ?mol-1 ①

CO（g）+H2O （g）=CO2（g）+H2 （g）△H2 kJ?mol-1 ②

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H3 kJ?mol-1 ③

根据盖斯定律，由①+②×2-③×2得，CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g），所以该反应的反应热△H＝(△H1 - 2△H3 + 2△H2)kJ?mol-1；

（2）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：温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低；

②增大反应压强、增大CO2的浓度，平衡正向移动，反应物转化率增大，故答案为：增大反应压强、增大CO2的浓度；

③Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O?Al2O3，与酸反应生成离子方程式：3Cu2Al2O4+32H++2NO3-＝6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O，所以被氧化的元素是铜。每消耗3mol Cu2Al2O4时生成2molNO，所以被还原的HNO3的物质的量是2mol；

（3）①a．Li2O、Na2O、MgO均属于碱性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在碱性氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故a正确；b．Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，钠、镁、铝为ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故b正确；c．Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它们都没有强氧化性，且吸收二氧化碳与氧化还原无关，故c错误；

故答案为：ab；

②在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可知产物还有Li2SiO3，所以化学方程式为：CO2 + Li4SiO4 Li2CO3 + Li2SiO3。

考点：考查盖斯定律的应用、化学平衡计算、化学平衡影响因素等