题目

题型：不详难度：来源：

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）以CO₂为原料可以合成多种物质。
①聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由加聚而成。写出聚碳酸酯的结构简式：   。
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，CO₂在铜电极上可转化为甲烷，该电极反应方程式为     。

答案

（1）①64    ②+247.3 kJ·mol^－1
（2）①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）①    ②CO₂+8e^－+6H₂O=CH₄+8OH^－

解析

试题分析：（1）①设消耗CH₄物质的量为x，则平衡时CH₄、CO₂、CO、H₂物质的量分别为(6-x)mol、(6-x)mol、2xmol、2xmol，由CH₄体积分数得，解得x=4。所以K= = =64。②由盖斯定律得△H=(-890.3+2.8×2+566×2) kJ·mol^－1=+247.3kJ·mol^－1。（2）①温度升高，催化剂活性降低。②CO₂(g)＋CH₄(g)CH₃COOH(l)，增大压强或增大二氧化碳气体浓度，可以提高甲烷转化率。③Cu₂Al₂O₄中Cu为+1价，Cu₂Al₂O₄与硝酸生成硝酸铜、硝酸铝、NO和水，根据得失电子相等、电荷守恒、质量守恒配平。（3）①CO₂发生加聚反应时，断裂C=O双键中的键，聚合得。②CO₂在铜电极上可转化为甲烷，C的化合价由+4降为-4，发生还原反应，由电子和电荷守恒、质量守恒写出电极反应式。