Question

12．文獻報道某課題組利用CO2催化氫化制甲烷的研究過程如圖1：

反應結束后，氣體中檢測到CH₄和H₂，濾液中檢測到HCOOH，固體中檢測到鎳粉和Fe₃O₄．CH₄、HCOOH、H₂的產量和鎳粉用量的關系如圖2所示（僅改變鎳粉用量，其他條件不變）：研究人員根據實驗結果得出結論：HCOOH是CO₂轉化為CH₄的中間體，即：CO₂$\stackrel{Ⅰ}{→}$HCOOH$\stackrel{Ⅱ}{→}$CH₄．由圖可知，鎳粉是反應Ⅰ、Ⅱ的催化劑，當鎳粉用量從1mmol增加到10mmol，反應速率的變化情況是（　　）

• A． 反應Ⅰ的速率增加，反應Ⅱ的速率不變
• B． 反應Ⅰ的速率不變，反應Ⅱ的速率增加
• C． 反應Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反應Ⅰ的速率增加得快
• D． 反應Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反應Ⅱ的速率增加得快

Answer 1

分析 Ni為有機反應中常用的加氫催化劑之一，反應I、II均為加氫反應，故加入Ni粉會使反應ⅠⅡ的速率均增加；從圖中可見隨著鎳粉用量從1 mmol增加到10 mmol，甲酸的產量在迅速減少，說明甲酸的消耗速率大于其生成速率，因此說明反應Ⅱ的速率要比反應Ⅰ的速率增加得快．

解答 解：由于反應是在固定時間內完成，之后進行冷卻和物質檢驗，因此檢驗得到的物質產量（mmol）即可以代表化學反應的平均速率，Ni為有機反應中常用的加氫催化劑之一，反應I、II均為加氫反應，故加入Ni粉會使反應ⅠⅡ的速率均增加，在圖中表現為CH₄的生成速率和H₂的消耗速率均增大，從圖中可見隨著鎳粉用量從1 mmol增加到10 mmol，甲酸的產量在迅速減少，說明甲酸的消耗速率大于其生成速率，因此說明反應Ⅱ的速率要比反應Ⅰ的速率增加得快，
故選：D．

點評 本題從生活的熱點問題出發(fā)，探討了能源的循環(huán)利用和溫室效應的解決，著重考查了物質催化反應的過程，結合考查了化學反應速率和對圖表的理解解析能力，綜合能力要求較高．