Question

（2011?南京二模）某小組對酸化及堿化膨潤土負載鎳催化CO₂加氫甲烷化反應進行了研究．
（1）制備Ni一酸化膨潤土、Ni-堿化膨潤土的部分流程如圖1：
①“溶解”時維持反應溫度為70～80℃，其目的是

加快反應速率，同時防止溫度過高HNO₃分解和揮發(fā)

．
②“氧化”一步反應的離子方程式為

2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O

．
（2）在不同溫度下，膨潤土、Ni-酸化膨潤土、Ni-堿化膨潤土催化CO₂加氫甲烷化反應的結果如圖2所示：
a．Ni-堿化膨潤土甲烷化選擇性
b．Ni一酸化膨潤土甲烷化選擇性
c．膨潤土甲烷化選擇性
d．Ni-堿化膨潤土CO₂轉化率
e．Ni-酸化膨潤土CO₂轉化率
f．膨潤土CO₂轉化率
①在測定溫度內(nèi)，Ni-酸化膨潤土對CO₂加氫甲烷化反應的最適宜溫度為

350℃

，理由是

該溫度下甲烷化選擇性為100%，且CO₂轉化率最高

．
②在相同溫度下，對CO₂的轉化率，Ni一堿化膨潤土高于Ni-酸化膨潤土，原因可能是

用堿處理的膨潤土易吸附CO₂

．
③500℃時，在上述實驗條件下向某裝有膨潤土的密閉容器中通入5mol CO₂和20mol H₂，充分反應后生成CH₄的物質的量為

0.09mol

．

Answer 1

分析：（1）①溫度越大，溶解的速率越大；
②由流程圖可知，過氧化氫氧化亞鐵離子；
（2）①由圖象可知，某溫度下甲烷的選擇性越大即可；
②相同溫度，酸堿不同，二氧化碳與堿反應；
③500℃時，在上述實驗條件下向某裝有膨潤土的密閉容器中通入5mol CO₂和20mol H₂，二氧化碳的轉化率為30%，膨潤土甲烷化選擇性為6%，以此計算．

解答：解：（1）①“溶解”時維持反應溫度為70～80℃，其目的是加快反應速率，同時防止溫度過高HNO₃分解和揮發(fā)，
故答案為：加快反應速率，同時防止溫度過高HNO₃分解和揮發(fā)；
②由流程圖可知，過氧化氫氧化亞鐵離子，該離子反應為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）①由圖象可知，在350℃的溫度下甲烷化選擇性為100%，且CO₂ 轉化率最高，所以Ni-酸化膨潤土對CO₂加氫甲烷化反應的最適宜溫度為為350℃，
故答案為：350℃；該溫度下甲烷化選擇性為100%，且CO₂ 轉化率最高；
②在相同溫度下，對CO₂的轉化率，Ni一堿化膨潤土高于Ni-酸化膨潤土，原因可能是用堿處理的膨潤土易吸附CO₂，故答案為：用堿處理的膨潤土易吸附CO₂；  
③500℃時，在上述實驗條件下向某裝有膨潤土的密閉容器中通入5mol CO₂和20mol H₂，二氧化碳的轉化率為30%，膨潤土甲烷化選擇性為6%，
則生成甲烷的物質的量為5mol×30%×6%=0.09mol，故答案為：0.09mol．

點評：本題考查酸化及堿化膨潤土負載鎳催化CO₂加氫甲烷化反應，注意影響反應速率及化學平衡的因素，圖象中的數(shù)據(jù)分析及應用是解答本題的關鍵，題目難度中等．