Question

（2011?南京二模）某小组对酸化及碱化膨润土负载镍催化CO₂加氢甲烷化反应进行了研究．
（1）制备Ni一酸化膨润土、Ni-碱化膨润土的部分流程如图1：
①“溶解”时维持反应温度为70～80℃，其目的是

加快反应速率，同时防止温度过高HNO₃分解和挥发

．
②“氧化”一步反应的离子方程式为

2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O

．
（2）在不同温度下，膨润土、Ni-酸化膨润土、Ni-碱化膨润土催化CO₂加氢甲烷化反应的结果如图2所示：
a．Ni-碱化膨润土甲烷化选择性
b．Ni一酸化膨润土甲烷化选择性
c．膨润土甲烷化选择性
d．Ni-碱化膨润土CO₂转化率
e．Ni-酸化膨润土CO₂转化率
f．膨润土CO₂转化率
①在测定温度内，Ni-酸化膨润土对CO₂加氢甲烷化反应的最适宜温度为

350℃

，理由是

该温度下甲烷化选择性为100%，且CO₂转化率最高

．
②在相同温度下，对CO₂的转化率，Ni一碱化膨润土高于Ni-酸化膨润土，原因可能是

用碱处理的膨润土易吸附CO₂

．
③500℃时，在上述实验条件下向某装有膨润土的密闭容器中通入5mol CO₂和20mol H₂，充分反应后生成CH₄的物质的量为

0.09mol

．

Answer 1

分析：（1）①温度越大，溶解的速率越大；
②由流程图可知，过氧化氢氧化亚铁离子；
（2）①由图象可知，某温度下甲烷的选择性越大即可；
②相同温度，酸碱不同，二氧化碳与碱反应；
③500℃时，在上述实验条件下向某装有膨润土的密闭容器中通入5mol CO₂和20mol H₂，二氧化碳的转化率为30%，膨润土甲烷化选择性为6%，以此计算．

解答：解：（1）①“溶解”时维持反应温度为70～80℃，其目的是加快反应速率，同时防止温度过高HNO₃分解和挥发，
故答案为：加快反应速率，同时防止温度过高HNO₃分解和挥发；
②由流程图可知，过氧化氢氧化亚铁离子，该离子反应为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）①由图象可知，在350℃的温度下甲烷化选择性为100%，且CO₂ 转化率最高，所以Ni-酸化膨润土对CO₂加氢甲烷化反应的最适宜温度为为350℃，
故答案为：350℃；该温度下甲烷化选择性为100%，且CO₂ 转化率最高；
②在相同温度下，对CO₂的转化率，Ni一碱化膨润土高于Ni-酸化膨润土，原因可能是用碱处理的膨润土易吸附CO₂，故答案为：用碱处理的膨润土易吸附CO₂；  
③500℃时，在上述实验条件下向某装有膨润土的密闭容器中通入5mol CO₂和20mol H₂，二氧化碳的转化率为30%，膨润土甲烷化选择性为6%，
则生成甲烷的物质的量为5mol×30%×6%=0.09mol，故答案为：0.09mol．

点评：本题考查酸化及碱化膨润土负载镍催化CO₂加氢甲烷化反应，注意影响反应速率及化学平衡的因素，图象中的数据分析及应用是解答本题的关键，题目难度中等．