题目内容
CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生如下反应：CO2 (g)＋CH4(g)
2CO(g)＋2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：
| 物质 | CH4 | CO2 | CO | H2 |
| 体积分数 | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
①此温度下该反应的平衡常数K=__________
②已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H=
890.3 kJ·mol－1
CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g) △H=+2.8 kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H=566.0 kJ·mol－1
反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g) 的△H=________________
（2）以二氧化钛表面覆盖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右图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_____________________
②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是________________________
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为___________________________
（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。①如果寻找吸收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ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c.可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li2O吸收CO2后，产物用于合成Li4SiO4，Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是：在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，说明该原理的化学方程式是___________________________
（4）利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。
反应A：
高温电解技术能高效实现（3）中反应A，工作原理示意图如下：
CO2在电极a放电的反应式是_____________________________________________
【知识点】反应热的计算、化学平衡常数的含义、化学平衡的影响因素、电解原理
【答案解析】⑴①64 ②+247.3 kJ·mol－1
⑵①温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低
②增大反应压强或增大CO2的浓度
③3Cu2Al2O4+32H++2NO3－=6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16 H2O
（3）①ab （1分） ②CO2 + Li4SiO4 
Li2CO3 + Li2SiO3
（4）CO2 + 2e- == CO+O2-
解析：（1）① CO2（g）+CH4（g）⇌2CO（g）+2H2（g）
起始（mol） 6 6 0 0
反应（mol） X X 2X 2X
平衡（mol） 6-X 6-X 2X 2X
由CH4的体积分数为0.1，则(6-x)/(12+2x)=0.1，解得X=4，所以K=(22×22)/(0.5×0.5)=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
根据盖斯定律，由①+②×2-③×2得
CO2（g）+CH4（g）⇌2CO（g）+2H2（g）△H=(-890.3+2.8×2+566.0×2) kJ•mol-1=+247.3 kJ•mol-1；
（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；
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；
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；
（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，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b正确；
c．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c错误； 故答案为：ab；
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；
（4）二氧化碳在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳同时生成氧离子，反应电极反应式为：CO2+2e-═CO+O2-；
【思路点拨】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
应用题作业本系列答案
＋4H＋
＋Ca2＋＋2OH－=CaC
O3↓＋2H2O＋CO
＋2H2O
运用化学反应原理知识回答下列有关碳和碳的化合物的问题：
(1)汽车尾气的主要污染物是NO以及燃料燃烧不完全所产生的CO，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染，人们开始探索利用NO和CO在一定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法(已知该反应△H<0). 在2 L密闭容器中加入一定量NO和CO，当温度分别在T1和T2时，测得各物质平衡时物质的量如下表：
T/℃ n/mol | NO | CO | E | F |
初始 | 0.100 | 0.100 | 0 | 0 |
T1 | 0.020 | 0.020 | 0.080 | 0.040 |
T2 | 0.010 | 0.010 | 0.090 | 0.045 |
物质①请结合上表数据，写出NO与CO反应的化学方程式 .
②上述反应T1℃时的平衡常数为K1，T2℃时的平衡常数为K2，根据表中数据计算K1= 。根据表中数据判断，温度T1和T2的关系是(填序号)__________。
A．T1>T2B．T1<T2 C．T1=T2 D．无法比较
(2)反应生成的气体E经常用氢氧化钠来吸收，现有0.4molE，若用200mL 3mol/L NaOH溶液将其完全吸收，溶液中离子浓度由大到小的顺序为： .
(3)已知CH4、H2和CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol，285.8 kJ/mol和283.0 kJ/mol，工业上利用天然气(主要成分是CH4)与CO2进行高温重整制备CO和H2，写出该反应的热化学方程式： .
(4)CO还可以用做燃料电池的燃料，某熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，该电池用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2 的混合气为正极助燃气，制得在 650 ℃下工作的燃料电池，写出其负极和正极电极反应方程式：负极： ；正极： .
锌锰干电池由于其贮存和使用寿命较短，大都为一次性电池，用完之后被当作垃圾扔掉。这不仅浪费了宝贵的金属资源，而且还会产生严重的环境污染。下表是各类电池的综合成分分析结果：
| 元素 | 锌[来源：全,品…中&高*考+网] | 锰 | 铁 | 铜 | 碳 | 其它 |
| 质量百分含量 | 13～27 | 14～28 | 23～26 | 0.5～0.7 | 5～6 | 13 |
通过简单的机械处理，将电池中各组分进行最大在限度的分离，从而使整个处理过程得到简化。再分别对锌皮和锰粉（MnO2）进行湿法处理，通过预处理、浸取、净化等工序制出产品。工艺流程如下图：
查阅资料知各离子沉淀完全的pH为
| 离子 | Fe3+ | Fe2+ | Cu2+ | Mn2+ |
| pH | 3.2 | 9.0 | 6.7 | 10.1 |
已知：锌元素与铝元素相似，具有两性。
1、市售锌锰干电池为碱性电池，电解质溶液为KOH,则其正极反应为 ；
电极总反应方程为 ；
2、在预处理中，分离铁皮和锌皮的方法是 ，洗液加(NH4)2CO3在pH＝7.5沉淀出一种碱式盐，该物质的化学式为 。
3、二氧化锰生产中，写出加入30%盐酸溶解时的离子方程式 ；盐酸溶解后回收的渣是 ；
4、已知第二次加H2O2后调节pH≈9的目的为将Mn2+转化为MnO2,则第一次加H2O2后调节pH≈5，目的是 ；
5、实验室中用高锰酸钾溶液检验Mn2+时，产生黑色沉淀，该反应的离子方程式为
；
6、硫酸锰在高温条件下可以得到三种氧化物，该热分解的方程式为 。
与
反应生成CO2(g)和
的热化学方程式为 。
是一种储氢合金。350℃时，
反 
。为模拟该反应，在实验室中准确称取0.508 g碘、0.6992 g金属钨放置于50.0 mL密闭容器中，在一定温度下反应。如图是混合气体中的
蒸气的物质的量随时间变化关系的图象
，其中曲线I(0～t2时间段)的反应温度为450 ℃，曲线Ⅱ(从t2时刻开始)的反应温度为530℃。
