Question

【題目】CO2的回收利用對減少溫室氣體排放、改善人類生存環境具有重要意義．利用CO2和CH4重整可制合成氣（主要成分CO、H2），重整過程中部分反應的熱化學方程式為： ①CH4（g）═C（s）+2H2（g）△H=75.0kJmol﹣1
②CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=41.0kJmol﹣1
③CO（g）+H2（g）═C（s）+H2O（g）△H=﹣131.0kJmol﹣1
（1）反應CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）的△H= ．
（2）固定n（CO2）=n（CH4），改變反應溫度，CO2和CH4的平衡轉化率見圖1．
①同溫度下CO2的平衡轉化率（填“大于”或“小于”）于CH4的平衡轉化率，其原因是 ．
②高溫下進行該反應時常會因反應①生成“積碳”（碳單質），造成催化劑中毒，高溫下反應①能自發進行的原因是 ．
（3）一定條件下Pd﹣Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”從而變廢為寶，其反應機理如圖2所示，該反應的化學方程式為 ， 反應過程中碳元素的化合價為﹣2價的中間體是 ．
（4）鹵水可在吸收煙道氣中CO2的同時被凈化，實現以廢治廢，其中涉及的一個反應是CaSO4+Na2CO3═CaCO3+Na2SO4 ， 則達到平衡后，溶液中 = ． [用Ksp（CaSO4）和Ksp（CaCO3）表示]．

Answer 1

【答案】
（1）+247kJ?mol﹣1
（2）大于；CO2發生了其他副反應；該反應△H＞0，△S＞0，高溫時△G=△H﹣T△S＜0
（3）CO2+4H2═CH4+2H2O；MgOCH2
（4）
【解析】解：（1）已知：①CH4（g）═C（s）+2H2（g）△H=+75.0kJ/mol②CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=+41.0kJ/mol③CO（g）+H2（g）═C（s）+H2O（g）△H=﹣131.0kJ/mol反應CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）可以是①+②﹣③得到，根據蓋斯定律計算反應的焓變△H=+247kJ/mol，所以答案是：+247kJ/mol；（2）①根據圖示可以看出，CO2發生了其他副反應，同溫度下CO2的平衡轉化率大于CH4的平衡轉化率大于；所以答案是：大于；CO2發生了其他副反應；②反應自發進行的判據：△H﹣T△S＜0，反應①△S＞0，△H＞0，代入判據，得到反應在高溫下能自發進行，所以答案是：該反應△H＞0，△S＞0，高溫時△G=△H﹣T△S＜0；（3）據信息：一定條件下Pd﹣Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”，可以寫出方程式為：CO2+4H2=CH4+2H2O；反應過程中碳元素的化合價為﹣2價的中間體是MgOCH2；所以答案是：CO2+4H2=CH4+2H2O；MgOCH2；（4）達到平衡后，Ksp（CaCO3）=c（Ca2+）c（CO32﹣），Ksp（CaSO4）=c（Ca2+）c（SO42﹣），在 分子和分母同乘以鈣離子的濃度，所以溶液中 = ，所以答案是： ．
【考點精析】本題主要考查了反應熱和焓變和化學平衡的計算的相關知識點，需要掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能正確解答此題．