Question

（16分）CO2和CH4是兩種重要的溫室氣體，通過(guò)CH4和CO2反應(yīng)制造更高價(jià)值化學(xué)品是目前的研究目標(biāo)。

（1）在一定條件下，CH4和CO2以鎳合金為催化劑，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)，其平衡常數(shù)為K，在不同溫度下，K 的值如下：

①?gòu)纳媳砜梢酝茢啵涸摲磻?yīng)的逆反應(yīng)是 （填“吸”、“放”）熱反應(yīng)。

②此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=__________________。

（2）以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。

①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示。250～300℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_________。

②為了提高該反應(yīng)中CH4的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是 。

③將Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的離子方程式為 。

（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。

①如果尋找吸收CO2的其他物質(zhì)，下列建議合理的是________。

a.可在堿性氧化物中尋找

b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找

c.可在具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)中尋找

②Li2O吸收CO2后，產(chǎn)物用于合成Li4SiO4，Li4SiO4用于吸收、釋放CO2。原理是：在500℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3；平衡后加熱至700℃，反應(yīng)逆向進(jìn)行，放出CO2，Li4SiO4再生，說(shuō)明該原理的化學(xué)方程式是__________________ _________。

Answer 1

（1） ①放熱 ② （4分，各2分）

（2）①溫度超過(guò)250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低 （2分）

②增大反應(yīng)壓強(qiáng)或增大CO2的濃度 （2分）

③3Cu2Al2O4+32H++2NO3－ = 6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16H2O （3分）

（3）①a b （2分） ②CO2 + Li4SiO4Li2CO3 + Li2SiO3 （3分）

【解析】

試題分析：（1）①升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說(shuō)明升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。根據(jù)平衡移動(dòng)原理可知：升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，所以該反應(yīng)的逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)；②化學(xué)平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各種生成物濃度冪之積與各種反應(yīng)物濃度冪之積的比，所以此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=；（2）①一般情況下溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，該反應(yīng)使用了催化劑，任何催化劑的催化活性都有一定的溫度范圍。.但是250～300℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因可能是溫度超過(guò)250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低；②CH4(g)+CO2(g) CH3COOH(g)，該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小反應(yīng)，為了提高該反應(yīng)中CH4的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，可知可以采取的措施是增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)或增大CO2的濃度。③將Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得反應(yīng)的離子方程式為3Cu2Al2O4+32H++2NO3－ = 6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16H2O。（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。①如果尋找吸收CO2的其他物質(zhì)，由于Li、Na、Mg都是元素周期表ⅠA、ⅡA的元素，所以應(yīng)該在可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找；這些氧化物都是堿性氧化物，所以還可以在在堿性氧化物中尋找，故選項(xiàng)是a b；②Li2O吸收CO2后，產(chǎn)物用于合成Li4SiO4，Li4SiO4用于吸收、釋放CO2。原理是：在500℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3；平衡后加熱至700℃，反應(yīng)逆向進(jìn)行，放出CO2，Li4SiO4再生，說(shuō)明反應(yīng)是可逆反應(yīng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，根據(jù)平衡移動(dòng)原理可知，平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，重新產(chǎn)生CO2，用能夠說(shuō)明該原理的化學(xué)方程式表示是CO2 + Li4SiO4Li2CO3 + Li2SiO3，ΔH<0。

考點(diǎn)：考查反應(yīng)熱的判斷、平衡移動(dòng)的因素、反應(yīng)條件的控制、化學(xué)方程式和離子方程式的書(shū)寫(xiě)的知識(shí)。

考點(diǎn)分析： 考點(diǎn)1：化學(xué)平衡狀態(tài)及移動(dòng) 試題屬性

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