Question

14．CH₄和CO₂可以制造價(jià)值更高的化學(xué)產(chǎn)品．已知：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=a kJ/mol
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂=b kJ/mol
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃=c kJ/mol
（1）寫出由甲烷與二氧化碳制一氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式：CH₄（g）+CO₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=（a+2b-2c）kJ/mol．
（2）一定條件下，等物質(zhì)的量的（1）中反應(yīng)生成的氣體可合成二甲醚（CH₃OCH₃），同時(shí)還產(chǎn)生了一種可參與大氣循環(huán)的無機(jī)化合物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO+3H₂═CH₃OCH₃+CO₂．
二甲醚與乙醇互為同分異構(gòu)體，都可作為原電池的燃料，兩者的比能量不相同（填相同或不同）．
（3）用Cu₂Al₂O₄做催化劑，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+CH₄（g）=CH₃COOH（g），溫度與催化劑的催化效率和乙酸的生成速率的關(guān)系如圖，回答下列問題：
①250～300℃時(shí)，乙酸的生成速率降低的原因是催化劑的催化效率降低，化學(xué)反應(yīng)速率降低．
②300～400℃時(shí)，乙酸的生成速率升高的原因是溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快．

Answer 1

分析 （1）已知①CH₄（g）+2O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=a kJ/mol
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₂=b kJ/mol
③2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₃=c kJ/mol
①+2×②-2×③得：CH₄（g）+CO₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H，依據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
（2）據(jù)反應(yīng)物和生成物可知，參與大氣循環(huán)的無機(jī)化合物為二氧化碳，據(jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式；
依據(jù)二甲醚與乙醇結(jié)構(gòu)判斷；
（3）①溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低；
②溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快．

解答 解：（1）已知①CH₄（g）+2O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=a kJ/mol
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₂=b kJ/mol
③2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₃=c kJ/mol
據(jù)蓋斯定律，①+2×②-2×③得：CH₄（g）+CO₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=（a+2b-2c）kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+CO₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=（a+2b-2c）kJ/mol；
（2）據(jù)反應(yīng)物和生成物可知，參與大氣循環(huán)的無機(jī)化合物為二氧化碳，據(jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式為：3CO+3H₂═CH₃OCH₃+CO₂，
二甲醚結(jié)構(gòu)簡式為CH₃OCH₃，中含有C-H和C-O鍵，乙醇結(jié)構(gòu)簡式為CH₃CH₂OH，含有C-H，C-O，O-H鍵，二者完全燃燒生成產(chǎn)物相同都是二氧化碳和水，依據(jù)△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，可知二者比能量不同；
故答案為：3CO+3H₂═CH₃OCH₃+CO₂；不同；
（3）①溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低，故答案為：催化劑的催化效率降低，化學(xué)反應(yīng)速率降低；
②溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，故答案為：溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)方程式書寫、影響反應(yīng)速率的因素，明確蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．