16．CO2和CH4是兩種重要的溫室氣體，通過化學(xué)反應(yīng)可以將它們轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)．
（1）已知：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H1=-802.0kJ•mol-1
CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H2=-41.2kJ•mol-1
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H3=-566.0kJ•mol-1
反應(yīng)CO2（g）+CH4（g）=2CO（g）+2H2（g）的△H=+247.6kJ•mol-1．
（2）在一定條件下，CH4和CO2以鎳合金為催化劑，發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g），其平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下表：
溫度/℃200℃250℃300℃
平衡常數(shù)/（mol•L-1）2K1K280
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{2}（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}{c（C{O}_{2}）c（C{H}_{4}）}$．
②k1、K2的關(guān)系是K1＜K2．（填寫“＞”、“＜”或“=”）
（3）以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸．
①催化劑的催化效率與乙酸的生成速率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示．250～300℃時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低．
②為了提高該反應(yīng)中CH4的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是增大反應(yīng)壓強、增大CO2的濃度．
③將Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的離子方程式為3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O．
（4）以氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)進行電解，CO2在銅電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷，該電極反應(yīng)式為CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-．

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律①+②×2-③×2得熱化學(xué)方程式；
（2）①平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積；
②根據(jù)溫度對平衡常數(shù)的影響判斷；
（3）①根據(jù)溫度對催化劑活性的影響；
②根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響，平衡正向移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大；
③先將Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O•Al2O3，再根據(jù)氧化物與酸反應(yīng)生成離子方程式，需要注意的是一價銅具有還原性；
（4）根據(jù)原電池原理，CO2在正極發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲烷，注意電解質(zhì)溶液為堿性．

解答 解：（1）CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-802.0kJ•mol-1 ①
CO（g）+H2O （g）=CO2（g）+H2 （g）△H=-41.2kJ•mol-1 ②
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1 ③
根據(jù)蓋斯定律，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=+247.6 kJ•mol-1，
故答案為：+247.6；
（2）①平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：K=$\frac{{c}^{2}（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}{c（C{O}_{2}）c（C{H}_{4}）}$；
故答案為：$\frac{{c}^{2}（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}{c（C{O}_{2}）c（C{H}_{4}）}$；
②根據(jù)（1）中計算結(jié)果可知，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)增大，所以K1＜K2，
故答案為：＜；
（3）①溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低，
故答案：溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低；
②增大反應(yīng)壓強、增大CO2的濃度，平衡正向移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：增大反應(yīng)壓強、增大CO2的濃度；
③Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O•Al2O3，與酸反應(yīng)生成離子方程式：3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O，
故答案為：3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O；
（4）CO2在正極發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲烷，電極反應(yīng)為：CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-，
故答案為：CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-．

點評 本題主要考查了CO2的綜合利用，涉及熱化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)、化學(xué)平衡常數(shù)的表達及影響因素等，較為綜合，題目難度中等．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

6．下列說法正確的是（　�。�
A．除去乙烯中混有的甲烷，可將混合氣體通過酸性高錳酸鉀溶液
B．含有醛基和羰基的有機物都能跟銀氨溶液發(fā)生銀鏡反應(yīng)
C．苯乙烯分子中所有原子可能在一個平面上
D．甲酸分子中有醛基，因此無法區(qū)別甲醛溶液和甲酸溶液

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

7．某烯烴C9H18與H2加成后的產(chǎn)物如圖，則該烯烴的可能結(jié)構(gòu)有（　�。�
A．2種B．3種C．4種D．5種

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

4．有以下一系列反應(yīng)，最終產(chǎn)物為草酸．A$→_{Br_{2}}^{光}$B$→_{△}^{NaOH醇溶液}$C$\stackrel{溴水}{→}$D$\stackrel{NaOH水溶液}{→}$E $→_{△}^{O_{2}、催化劑}$F$→_{△}^{O_{2}、催化劑}$HOOC-COOH
已知B的相對分子質(zhì)量比A大79，試推斷用字母代表的化合物的結(jié)構(gòu)簡式．
A是CH3CH3；B是CH3CH2Br；C是CH2═CH2；D是CH2BrCH2Br；E是CH2OHCH2OH；F是OHC-CHO．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

11．室溫下，下列敘述正確的是（　　）
A．將物質(zhì)的量濃度均為0.1mol•L-1的Na2CO3溶液，NaHCO3溶液等體積混合所得溶液中：2c（OH-）-2c（H+）=3c（H2CO3）+c（${HCO}_{3}^{-}$）-c（${CO}_{3}^{2-}$）
B．pH=2是HA酸溶液與pH=12的MOH堿溶液等體積混合：c（M+）=c（OH-）＞c（H+）=c（A-）
C．等濃度、等體積的Na2CO3和NaHCO3混合：$\frac{c（H{CO}_{3}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$＜$\frac{c{（CO}_{3}^{2-}）}{c{（HCO}_{3}^{-}）}$
D．將足量AgCl分別放入：①5mL水②10mL0.2mol/LMgCl2③20mL0.3mol/L鹽酸中溶解至飽和，c（Ag+）：①＞②＞③

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

1．研究含Cl、N、S等元素的化合物對凈化水質(zhì)、防治污染有重要意義．
（1）二氧化氯（ClO2）是國內(nèi)外公認的高效、廣譜、快速、安全無毒的殺菌消毒劑，被稱為“第4代消毒劑”．工業(yè)上可采用氯酸鈉（NaClO3）或亞氯酸鈉（NaClO2）為原料制備ClO2．亞氯酸鈉也是一種性能優(yōu)良的漂白劑，但在強酸性溶液中會發(fā)生歧化反應(yīng)，產(chǎn)生ClO2氣體，離子方程式為5ClO2-+4H+=4ClO2↑+Cl-．向亞氯酸鈉溶液中加入鹽酸，反應(yīng)劇烈．若將鹽酸改為相同pH的硫酸，開始時反應(yīng)緩慢，稍后一段時間產(chǎn)生氣體速率迅速加快．產(chǎn)生氣體速率迅速加快的原因是：反應(yīng)生成的氯離子對該反應(yīng)起催化作用．
（2）電解法是目前研究最為熱門的生產(chǎn)ClO2的方法之一．如圖所示為直接電解氯酸鈉、自動催化循環(huán)制備高純ClO2的實驗．
①電源負極為A極（填A(yù)或B）：
②寫出陰極室發(fā)生反應(yīng)依次為：ClO2+e-=ClO2-、ClO3-+ClO2-+2H+=2ClO2↑+H2O；
（3）已知：
2SO2（g）+O2 （g）?2SO3 （g）△H=-196.6kJ•mol-1
2NO（g）+O2 （g）?2NO2 （g）△H=-113.0kJ•mol-1
則反應(yīng)NO2（g）+SO2（g）?SO3（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol-1
將體積比為1：2的NO2、SO2氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是b．
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體顏色保持不變
c．SO3和NO的體積比保持不變
d．每消耗1molSO2的同時生成1molNO
測得上述反應(yīng)平衡時的NO2與SO2體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=$\frac{8}{3}$．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

2．某校課外活動小組的同學(xué)設(shè)計實驗，探究木炭與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成氣體的成分．
【實驗探究】
（l）木炭與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：C+2H2SO4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O，其中濃H2SO4所起的作用是氧化劑（填“氧化劑”或“還原劑”）．若有0.2mol的H2SO4完全參加反應(yīng)，則消耗碳的質(zhì)量是1.2g．（碳的摩爾質(zhì)量為12g•mol-1）
（2）A裝置中品紅溶液顏色褪色（填“褪色”或“不褪色”），證明含有二氧化硫氣體．
（3）B裝置的作用是吸收二氧化硫．
（4）C裝置中的澄清石灰水是用來檢驗CO2氣體，現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀（填“白色”或“黃色”）．
【實驗討論】
（5）有同學(xué)對B裝置能否除盡SO2氣體有有疑義，你認為應(yīng)該在B、C裝置之間連接圖2中a裝置，以確定SO2是否除盡．
【聯(lián)系實際】
（6）煤和石油的燃燒過程中都有二氧化硫和二氧化碳排放，其中二氧化硫造成的環(huán)境影響主要是A，二氧化碳造成的環(huán)境影響主要是C．（每空格只填一個選頊）
A．酸雨      B．破壞臭氧層       C．溫室效應(yīng)．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

19．（1）T℃時，A氣體與B氣體反應(yīng)生成C氣體，反應(yīng)過程中A、B、C濃度變化如圖所示，根據(jù)圖示可知：A與B反應(yīng)生成C的化學(xué)方程式為A（g）+3B（g）?2C（g）．
（2）在80℃時，將0.40mol 的N2O4氣體充入2L 已經(jīng)抽空的固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：N2O4?2NO2，隔一段時間對該容器內(nèi)的物質(zhì)進行分析，得到如下數(shù)據(jù)：
時間/s
n/mol		020406080100
n（N2O4）0.40a0.20cde
n（NO2）0.000.24b0.520.600.60
根據(jù)數(shù)據(jù)計算20～40s 內(nèi)用N2O4表示的平均反應(yīng)速率為0.002mol/（L•s）．（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

20．W、X、Y、Z、M、G六種主族元素分屬三個短周期，且原子序數(shù)依次增大．Y是地殼中含量最多的元素；M與Y同主族；G與Z形成的化合物是廚房常用的調(diào)味品；X的簡單氣態(tài)氫化物水溶液呈堿性．請回答下列問題：
（1）M在元素周期表中的位置為第三周期ⅥA族，X的簡單氣態(tài)氫化物的電子式為，W、Y、Z、M、G形成的簡單離子的半徑大小順序是S2-＞Cl-＞O2-＞Na+＞H+（用相應(yīng)的離子符號表示）．
（2）Y與M的氫化物中，熱穩(wěn)定性更好的是H2O（填化學(xué)式），原因是O的非金屬性大于S
（3）由 W、Y、Z、M組成的兩種鹽（均含有以上四種元素）的溶液反應(yīng)可產(chǎn)生MY2氣體，寫出其反應(yīng)的離子方程式HSO3-+H+═H2O+SO2↑
（4）如圖1，A、B兩極均為惰性電極，a是Z與G形成的飽和溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則
①電解池中A極上的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-═H2↑+2OH-．在A極附近觀察到的現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生，且溶液呈紅色．
②B電極上的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-═Cl2↑，檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是用濕潤的淀粉KI試紙，試紙變藍
（5）最近意大利羅馬大學(xué)的Funvio Cacace等人獲得了極具理論研究意義的X4分子．X4分子結(jié)構(gòu)如圖2所示，已知斷裂lmolX-X吸收167kJ熱量，生成1mo1X2放出942kJ熱量．根據(jù)以上信息和數(shù)據(jù)，下列說法正確的是BC．
A．X4沸點比P4（白磷）高，屬于原子晶體
B．lmol X4氣體轉(zhuǎn)變?yōu)閄2放出882kJ熱量
C．X4與X2互為同素異形體
（6）發(fā)射“神六”時用X2W4作為火箭發(fā)動機的燃料，NO2為氧化劑，反應(yīng)生成N2和水蒸氣．已知生成1mol水蒸氣時放熱284kJ，寫出X2W4（g）和NO2（g）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2N2H4（g）+2NO2（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1136kJ/mol，
已知H2O（l）═H2O（g）△H=+44kJ/mol，則16g X2W4（g）與NO2反應(yīng)生成液態(tài)水時放出的熱量是328kJ．
同時，X2W4可作為新型燃料電池的燃料，在氧氣中燃燒生成氮氣和水，請利用X2W4、氧氣與KOH溶液組成堿性燃料電池，寫出該電池負極的電極反應(yīng)式N2H4-4e-+4OH-═N2↑+4H2O，指出電解質(zhì)溶液中OH-離子向負極移動．

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