题目内容
CH4和CO2反应可以制造价值更高的化学产品．（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4L容器中通入6mol CO2、6mol CH4，发生反应：CO2 （g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）．平衡体系中各组分的浓度为：
| 物 质 | CH4 | CO2 | CO | H2 |
| 平衡浓度（mol?L-1） | 0.5 | 0.5 | 2.0 | 2.0 |
②已知：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H1kJ?mol-1
CO（g）+H2O （g）=CO2（g）+H2 （g）△H2 kJ?mol-1
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H3 kJ?mol-1
反应CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g） 的△H=
（2）用Cu2Al2O4做催化剂，一定条件下，发生反应：CO2+CH4?CH3COOH，请回答：
①温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是
②为提高上述反应CH4的转化率，可采取的措施有
③Cu2Al2O4可溶解在稀硝酸中，被氧化的元素为
（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，
①若寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是
a．可在碱性氧化物中寻找
b．可在具有强氧化性的物质中寻找
c．可在ⅠA、ⅡA族元素的氧化物中寻找
②Li4SiO4可用于吸收、释放CO2，原理是：500℃时，CO2与Li4SiO4接触生成Li2CO3；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，该原理的化学方程式
考点：化学平衡的计算,热化学方程式,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,转化率随温度、压强的变化曲线
专题：化学平衡专题
分析：（1）①先利用三段法求出各物质的物质的量，然后再根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
②根据盖斯定律来解答；
（2）①根据温度对催化剂活性的影响；
②根据外界条件对化学平衡的影响，平衡正向移动，反应物转化率增大；
③先将Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O?Al2O3，再根据氧化物与酸反应生成离子方程式，需要注意的是一价铜具有还原性；
（3）①二氧化碳为酸性气体，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2与氧化性无关；
②根据题干信息，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒进行解答．
②根据盖斯定律来解答；
（2）①根据温度对催化剂活性的影响；
②根据外界条件对化学平衡的影响，平衡正向移动，反应物转化率增大；
③先将Cu2Al2O4拆成氧化物的形式：Cu2O?Al2O3，再根据氧化物与酸反应生成离子方程式，需要注意的是一价铜具有还原性；
（3）①二氧化碳为酸性气体，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2与氧化性无关；
②根据题干信息，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒进行解答．
解答：
解：（1）①CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）．
起始浓度 1.5 1.5 0 0
反应浓度 x x 2x 2x
平衡浓度 0.5 0.5 2.0 2.0
所以K=
=
mol2?L-2=64mol2?L-2，
故答案为：64mol2?L-2；
②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H1kJ?mol-1①
CO（g）+H2O （g）=CO2（g）+H2 （g）△H2kJ?mol-1②
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H3kJ?mol-1③
根据盖斯定律，由①+②×2-③×2得，CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）△H3kJ?mol-1=（△H1-2△H3+2△H2 ）kJ?mol-1，
故答案为：（△H1-2△H3+2△H2）；
（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Cu元素的化合价升高，即被氧化，依据离子反应方程式得出：每消耗3mol Cu2Al2O4时被还原的HNO3为2mol，故答案为：铜（或Cu）；2；
（3）①a．Li2O、Na2O、MgO均属于碱性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在碱性氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故a正确；
b．Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它们都没有强氧化性，且吸收二氧化碳与氧化还原无关，故b错误；
c．Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，钠、镁、铝为ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故c正确；
故答案为：ac；
②在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可知产物还有Li2SiO3，所以化学方程式为：CO2+Li4SiO4
Li2CO3+Li2SiO3，
故答案为：CO2+Li4SiO4
Li2CO3+Li2SiO3．
起始浓度 1.5 1.5 0 0
反应浓度 x x 2x 2x
平衡浓度 0.5 0.5 2.0 2.0
所以K=
| c2(CO)?c2(H2) |
| c(CO2)?c(CH4) |
| 22×22 |
| 0.5×0.5 |
故答案为：64mol2?L-2；
②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H1kJ?mol-1①
CO（g）+H2O （g）=CO2（g）+H2 （g）△H2kJ?mol-1②
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H3kJ?mol-1③
根据盖斯定律，由①+②×2-③×2得，CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）△H3kJ?mol-1=（△H1-2△H3+2△H2 ）kJ?mol-1，
故答案为：（△H1-2△H3+2△H2）；
（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Cu元素的化合价升高，即被氧化，依据离子反应方程式得出：每消耗3mol Cu2Al2O4时被还原的HNO3为2mol，故答案为：铜（或Cu）；2；
（3）①a．Li2O、Na2O、MgO均属于碱性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO2，可在碱性氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故a正确；
b．Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它们都没有强氧化性，且吸收二氧化碳与氧化还原无关，故b错误；
c．Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，钠、镁、铝为ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故c正确；
故答案为：ac；
②在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可知产物还有Li2SiO3，所以化学方程式为：CO2+Li4SiO4
| ||
| 700℃ |
故答案为：CO2+Li4SiO4
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| 700℃ |
点评：本题主要考查了综合利用CO2，涉及热化学反应、电化学、化学平衡影响因素等，较为综合，题目难度中等．
练习册系列答案
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