Question

CO₂和CH₄是两种重要的温室气体，通过CH₄和CO₂反应来制造更高价值的化学品是目前的研究目标．
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向体积为4L的密闭容器中通入6mol CO₂、6mol 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（某一成分物质的量占总气体物质的量的百分数）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=-890.3kJ 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
反应CO₂（g）+CH₄（g）=2CO（g）+2H₂（g）△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图所示，250-300℃时，乙酸的生成速率减小的原因是

 

；
②将Cu₂Al₂O₄溶解在稀硝酸中的离子方程式为

 

；
（3）以CO₂为原料可以合成多种物质．
如合成聚碳酸酯，已知CO₂的分子结构为O=C=O，它的“C=O”双键与乙烯“C=C”的双键一样，在一定条件下可发生加聚反应，聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由CO₂加聚而成．写出聚碳酸酯的结构简式：

 

．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,用盖斯定律进行有关反应热的计算,合成材料

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）以根据加聚反应的特征来解答；

解答： 解：（1）①CO₂（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①K=

C2(CO)C2(H2)

C(CO2)C(CH4)

=

22×22

0.5×0.5

=64，
故答案为：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=-890.3kJ?mol^-1+2.8kJ?mol^-1×2+566.0kJ?mol^-1×2=+247.3 kJ?mol^-1，
故答案为：+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，故答案：温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低；
②Cu₂Al₂O₄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，
故答案为：3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^-=6Cu²⁺+6Al³⁺+2NO↑+16H₂O；
（3）CO₂发生加聚反应得到，故答案为：．

点评：本题主要考查了化学反应常数、化学平衡以及原电池原理的运用，难度不大，根据所学知识即可完成．