Question

8．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）①CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g），在一定温度下，恒压的密闭容器中起始充入4mol CO₂、1mol CH₄，达到平衡后，再充入4mol CO₂、1mol CH₄，再次平衡时，CO的体积分数将不变（填“增大”、“减小”或“不变”）
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） 的△H=+247.3kJ•mol^-1．
（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，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低．
②为了提高该反应中CH₄的转化率，可以采取的措施是增大反应压强、增大CO₂的浓度．

Answer 1

分析 （1）①恒温恒压，折算等比，属于等效平衡；
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．

解答 解：（1）①恒压的密闭容器中起始充入4mol CO₂、1mol CH₄，达到平衡后，再充入4mol CO₂、1mol CH₄，相当于一次性充入8mol CO₂、2mol CH₄，反应物比值为2：1，恒温恒压，折算后与原平衡投料等比，属于等效平衡，CO的体积分数不变，
故答案为：不变；
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，
故答案为：温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低；
②CO₂和CH₄直接转化成乙酸是一个气体体积缩小的反应，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．

点评 本题考查等效平衡、盖斯定律、化学平衡的影响因素，注意等效平衡的应用，恒温恒压折算等比即可判断，题目难度适中．