Question

（2013?江蘇三模）CO₂和CH₄是兩種重要的溫室氣體，通過CH₄和CO₂反應制造更高價值化學品是目前的研究目標．
（1）250℃時，以鎳合金為催化劑，向4L容器中通入6mol CO₂、6mol CH₄，發(fā)生如下反應：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）．平衡體系中各組分體積分數(shù)如下表：

物質	CH4	CO2	CO	H2
體積分數(shù)	0.1	0.1	0.4	0.4

①此溫度下該反應的平衡常數(shù)K=

64

．
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
反應CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g） 的△H=

+247.3kJ?mol^-1

．
（2）以二氧化鈦表面覆蓋Cu₂Al₂O₄為催化劑，可以將CO₂和CH₄直接轉化成乙酸．
①不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如右圖所示．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為了提高該反應中CH₄的轉化率，可以采取的措施是

增大反應壓強或增大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

．
（3）以CO₂為原料可以合成多種物質．
①聚碳酸酯是一種易降解的新型合成材料，它是由加聚而成．寫出聚碳酸酯的結構簡式：

．
②以氫氧化鉀水溶液作電解質進行電解，CO₂在銅電極上可轉化為甲烷，該電極反應方程式為

CO₂+8e^-+6H₂O=CH₄+8OH^-

．

Answer 1

分析：（1）①先利用三段法求出各物質的物質的量，然后再根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積；
②根據(jù)蓋斯定律來解答；
（2）①根據(jù)溫度對催化劑活性的影響；
②根據(jù)外界條件對化學平衡的影響，平衡正向移動，反應物轉化率增大；
③先將Cu₂Al₂O₄拆成氧化物的形式：Cu₂O?Al₂O₃，再根據(jù)氧化物與酸反應生成離子方程式，需要注意的是一價銅具有還原性；
（3）以①根據(jù)加聚反應的特征來解答；
②根據(jù)原電池原理，CO₂在正極發(fā)生還原反應轉化為甲烷，注意電解質溶液為堿性．

解答：解：（1）①CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）．
起始（mol）   6         6        0       0
反應（mol）   X         X        2X      2X
平衡（mol）  6-X      6-X        2小      2X
由CH₄的體積分數(shù)為0.1，則

6-X

12+2X

=0.1，解得X=4，所以K=

C2(CO)C2(H2)

C (CO2)C(CH4)

=

2 2×22

0.5×0.5

=64，
故答案為：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=+247.3 kJ?mol^-1，
故答案為：+247.3 kJ?mol^-1；
（2）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增大反應壓強、增大CO₂的濃度，平衡正向移動，反應物轉化率增大，故答案為：增大反應壓強、增大CO₂的濃度；
③Cu₂Al₂O₄拆成氧化物的形式：Cu₂O?Al₂O₃，與酸反應生成離子方程式：3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^-=6Cu²⁺+6Al³⁺+2NO↑+16H₂O，
故答案為：3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^-=6Cu²⁺+6Al³⁺+2NO↑+16H₂O；
（3）①CO₂發(fā)生加聚反應得到，故答案為：；
②CO₂在正極發(fā)生還原反應轉化為甲烷，電極反應為：CO₂+8e^-+6H₂O=CH₄+8OH^-，故答案為：CO₂+8e^-+6H₂O=CH₄+8OH^-．

點評：本題主要考查了化學反應常數(shù)、化學平衡以及原電池原理的運用，難度不大，根據(jù)所學知識即可完成．