Question

CO₂和CH₄是两种主要的温室气体，通过CH₄和CO₂反应制造更高价值的化学品是目前的研究目标。

（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4L容器中通入6mol CO₂、6mol CH₄，发生如下反应：

CO₂(g) + CH₄(g) 2CO(g) + 2H₂(g)。平衡体系中各组分的体积分数如下表：

物质	CH4	CO2	CO	H2
体积分数	0.1	0.1	0.4	0.4

①此温度下该反应的平衡常数K=                 。

②已知：CH₄(g) + 2O₂(g) = CO₂(g) + 2H₂O(g)     △H=-890.3kJ•mol^-1

CO(g) + H₂O(g) = CO₂(g) + H₂(g)   △H=+2.8kJ•mol^-1

2CO(g) + O₂(g) = 2CO₂(g)   △H=-566.0kJ•mol^-1

反应CO₂(g) + CH₄(g) 2CO(g) + 2H₂(g)的△H=                 。

（2）以二氧化钛表面覆盖的Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成为乙酸。

①在不同温度下，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的变化关系如图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是          。

②为了提高该反应中CH₄的转化率，可以采取的措施是                   。

③将Cu₂Al₂O₄溶解在稀硝酸中的离子方程式为                    。

（3）以CO₂为原料可以合成多种物质。

①聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由CO₂加聚而成的。写出聚碳酸酯的结构简式：           。

②以氢氧化钾水溶液作为电解质进行电解，CO₂在铜电极上可转化为甲烷，电极反应式为             。

Answer

(1)①64；②+247.3kJ/mol；

(2)①温度超过250℃，催化剂的催化效率降低；②加压、增大CO2浓度；

③3Cu2Al2O4+2NO3-+32H+=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O；

(3)①；②CO2+6H2O+8e-=CH4+8OH-；

【解析】

试题分析：（1）①CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）

起始（mol） 6 6 0 0

反应（mol） x x 2x 2x

平衡（mol） 6-x 6-x 2x 2x

由CH4的体积分数为0.1，则=0.1，解得X=4，所以K===64，故答案为：64；

②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-890.3kJ•mol-1 ①

CO（g）+H2O （g）=CO2（g）+H2 （g）△H=2.8kJ•mol-1 ②

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1 ③

根据盖斯定律，由①+②×2-③×2得，CO2（g）+CH4（g）⇌2CO（g）+2H2（g）△H=-890.3kJ•mol-1+2.8kJ•mol-1×2+566.0kJ•mol-1×2=+247.3 kJ•mol-1，故答案为：+247.3 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，故答案为：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，故答案为：3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++ 2NO↑+16H2O；

（3）①CO2发生加聚反应得到，故答案为：；

②CO2在正极发生还原反应转化为甲烷，电极反应为：CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-，故答案为：CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-。

考点：考查了用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学平衡常数的含义；化学平衡的影响因素；电解原理的相关知识。