Question

12．文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如图1：

反应结束后，气体中检测到CH₄和H₂，滤液中检测到HCOOH，固体中检测到镍粉和Fe₃O₄．CH₄、HCOOH、H₂的产量和镍粉用量的关系如图2所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：研究人员根据实验结果得出结论：HCOOH是CO₂转化为CH₄的中间体，即：CO₂$\stackrel{Ⅰ}{→}$HCOOH$\stackrel{Ⅱ}{→}$CH₄．由图可知，镍粉是反应Ⅰ、Ⅱ的催化剂，当镍粉用量从1mmol增加到10mmol，反应速率的变化情况是（　　）

• A． 反应Ⅰ的速率增加，反应Ⅱ的速率不变
• B． 反应Ⅰ的速率不变，反应Ⅱ的速率增加
• C． 反应Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反应Ⅰ的速率增加得快
• D． 反应Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反应Ⅱ的速率增加得快

Answer 1

分析 Ni为有机反应中常用的加氢催化剂之一，反应I、II均为加氢反应，故加入Ni粉会使反应ⅠⅡ的速率均增加；从图中可见随着镍粉用量从1 mmol增加到10 mmol，甲酸的产量在迅速减少，说明甲酸的消耗速率大于其生成速率，因此说明反应Ⅱ的速率要比反应Ⅰ的速率增加得快．

解答 解：由于反应是在固定时间内完成，之后进行冷却和物质检验，因此检验得到的物质产量（mmol）即可以代表化学反应的平均速率，Ni为有机反应中常用的加氢催化剂之一，反应I、II均为加氢反应，故加入Ni粉会使反应ⅠⅡ的速率均增加，在图中表现为CH₄的生成速率和H₂的消耗速率均增大，从图中可见随着镍粉用量从1 mmol增加到10 mmol，甲酸的产量在迅速减少，说明甲酸的消耗速率大于其生成速率，因此说明反应Ⅱ的速率要比反应Ⅰ的速率增加得快，
故选：D．

点评 本题从生活的热点问题出发，探讨了能源的循环利用和温室效应的解决，着重考查了物质催化反应的过程，结合考查了化学反应速率和对图表的理解解析能力，综合能力要求较高．