Question

CO₂和CH₄都是要削减的温室气体．
（1）已知：CH₄（g）+2O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁
CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△H₂
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃
反应CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）的△H=

 

（2）以镍合金为催化剂，可用CH₄和CO₂在固定容积的密闭容器中反应制备CO和H₂．
反应式：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）．如表为某实验室在250℃测得CH₄和CO₂浓度变化情况．

反应时间	0	5	10	12
CH4/mol?L-1	8.0	6.5	5.5	4.0
CO2/mol?L-1	6.0	4.5	3.5	2.0

结合表格数据，计算（写出计算过程）：
①反应进行到5s时，CO₂的反应速率

 

；
②该温度下的化学平衡常数

 

．
（3）以二氧化钦表面覆盖Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸．
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示．在250℃和400℃时乙酸的生成速率
最大，其原因分别是：

 

、

 

．
②为了提高该反应中的CH₄转化率

 

，可以采取的措施是

 

、

 

．

Answer 1

考点：用化学平衡常数进行计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学反应速率的影响因素,化学平衡的影响因素

专题：

分析：（1）根据盖斯定律计算反应的反应热；
（2）①根据反应速率v=

△c

△t

计算；
②根据化学平衡三段式计算出平衡时各组分浓度，化学平衡常数等于生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；
（3）①温度越高，反应速率越大；催化剂活性越大，反应速率越大；
②为了提高该反应中的CH₄转化率，可以使平衡正向移动．

解答： 解：（1）已知：CH₄（g）+2O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁ ①
CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）△H₂                 ②
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃                ③
由①+②×2-③×2得反应CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g），故△H=△H₁+2△H₂-3△H₃，
故答案为：△H₁+2△H₂-3△H₃；
（2）①v（CO₂）=

△c

△t

=

6.0mol/L-4.5mol/L

5s

=0.3mol/（L?s），
故答案为：v（CO₂）=0.3mol/（L?s）；
②由表格中数据可得：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）   
起始量（mol/L）    6.0      8.0       0.0     0.0
变化量（mol/L）    4.0      4.0       8.0     8.0
平衡量（mol/L）    2.0      4.0       8.0     8.0
平衡常数K=

c2(H)?c2(CO)

c(CO2)?c(CH4)

=

8．02×8．02

2.0×4.0

=512，
故答案为：512；  
（3）①由于250℃是Cu₂Al₂O₄催化剂的活性温度，所以在250℃时催化剂活性最大，反应速率大，400℃时反应温度最高，反应速率大，
故答案为：250℃时催化剂活性最大；400℃时反应温度最高；
②平衡正向移动，CH₄转化率增大，增大CO₂的浓度或及时分离出乙酸，平衡正向移动，
故答案为：增大CO₂的浓度；及时分离出乙酸．

点评：本题考查了化学平衡常数的计算，盖斯定律的应用，化学反应速率及化学平衡的影响因素等知识点，难度中等．