Question

5．利用CH₄和CO₂可以制造價值更高的化學產品．已知下列反應：
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）求反應CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）；△H=a+2b-2c kJ/mol（用含a、b、c的代數式表示）．
（2）一定條件下，等物質的量的（1）中反應生成的氣體可合成二甲醚（CH₃OCH₃），同時還產生了一種可以參與大氣循環的無機化合物，該反應的化學方程式為：3CO+3H₂═CH₃OCH₃+CO₂．
（3）用Cu₂Al₂O₄做催化劑，一定條件下發生反應：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系如圖所示，請回答下列問題：
①250～300℃時，乙酸的生成速率降低的原因是催化劑的催化效率降低，化學反應速率降低．
②300～400℃時，乙酸的生成速率升高的原因是溫度升高，化學反應速率加快．

Answer 1

分析 （1）利用已知熱化學方程式和待求熱化學方程式，據蓋斯定律解答；
（2）據反應物和生成物可知，參與大氣循環的無機化合物為二氧化碳，據原子守恒書寫化學方程式；
（3）①溫度超過250℃時，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，化學反應速率加快．

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：a+2b-2c；
（2）據反應物和生成物可知，參與大氣循環的無機化合物為二氧化碳，據原子守恒書寫化學方程式為：3CO+3H₂═CH₃OCH₃+CO₂，
故答案為：3CO+3H₂═CH₃OCH₃+CO₂；
（3）①溫度超過250℃時，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，化學反應速率降低；
②溫度升高，化學反應速率加快，故答案為：溫度升高，化學反應速率加快．

點評 本題考查了蓋斯定律的應用、氧化還原反應方程式書寫、影響反應速率的因素，綜合性但比較容易，題目難度不大．