Question

CO₂的回收利用对减少温室气体排放、改善人类生存环境具有重要意义。利用CO₂和CH₄重整可制合成气(主要成分CO、H₂)，重整过程中部分反应的热化学方程式为：  ①CH₄(g) = C(s) + 2H₂(g)  △H = +75.0 kJ·mol^-1

②CO₂(g) + H₂(g) = CO(g) + H₂O(g)  △H = +41.0 kJ·mol^-1

③CO(g) + H₂(g) = C(s) + H₂O(g)   △H = -131.0 kJ·mol^-1

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

（2）固定n(CO₂)= n(CH₄)，改变反应温度，CO₂和CH₄的平衡转化率见下图。

①同温度下CO₂的平衡转化率 ____________(填“大于”或“小于”)于CH₄的平衡转化率，其原因是 __________________________。

②高温下进行该反应时常会因反应①生成“积碳”(碳单质)，造成催化剂中毒，高温下反应①能自发进行的原因是_________________。

（3）一定条件下Pd-Mg/SiO₂催化剂可使CO₂“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如图所示，该反应的化学方程式为_____________________，反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是__________。

（4）卤水可在吸收烟道气中CO₂的同时被净化，实现以废治废，其中涉及的一个反应是CaSO₄ + Na₂CO₃ == CaCO₃ + Na₂SO₄，则达到平衡后，溶液中c(CO₃^2-)/c(SO₄^2-) = __________。【用Ksp(CaSO₄)和Ksp(CaCO₃)表示】

Answer

+247kJ/mol大于CO2发生了其他副反应(与H2反应生成C和H2O)该反应△H>0，△S>0，高温时△G = △H - T△S< 0CO2 + 4H2 === CH4 + 2H2OMgOCH2；

【解析】

(1)已知：①CH4(g)═C(s)+2H2(g)△H=+75.0kJ/mol，②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g) △H=+41.0kJ/mol，③CO(g)+H2(g) ═C(s)+H2O(g)△H=-131.0kJ/mol，反应CO2(g)+CH4(g) ═2CO(g)+2H2(g)可以是①+②-③得到，根据盖斯定律计算反应的焓变△H=+247kJ/mol，故答案为：+247kJ/mol；

(2)①根据图示可以看出，CO2发生了其他副反应，同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率大于；故答案为：大于；CO2发生了其他副反应；

②反应自发进行的判据：△H-T△S＜0，反应①△S＞0，△H＞0，代入判据，得到反应在高温下能自发进行，故答案为：该反应△H>0，△S>0，高温时△G = △H - T△S< 0；

(3)据信息：一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”，可以写出方程式为：CO2+4H2=CH4+2H2O；反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是MgOCH2，故答案为：CO2+4H2=CH4+2H2O；MgOCH2；

(4)达到平衡后，Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)•c(CO32-)，Ksp(CaSO4)=c(Ca2+)•c(SO42-)，溶液中=，故答案为：。