Question

【题目】CO2的回收利用对减少温室气体排放、改善人类生存环境具有重要意义．利用CO2和CH4重整可制合成气（主要成分CO、H2），重整过程中部分反应的热化学方程式为： 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）反应CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）的△H= ．
（2）固定n（CO2）=n（CH4），改变反应温度，CO2和CH4的平衡转化率见图1．
①同温度下CO2的平衡转化率（填“大于”或“小于”）于CH4的平衡转化率，其原因是 ．
②高温下进行该反应时常会因反应①生成“积碳”（碳单质），造成催化剂中毒，高温下反应①能自发进行的原因是 ．
（3）一定条件下Pd﹣Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如图2所示，该反应的化学方程式为 ， 反应过程中碳元素的化合价为﹣2价的中间体是 ．
（4）卤水可在吸收烟道气中CO2的同时被净化，实现以废治废，其中涉及的一个反应是CaSO4+Na2CO3═CaCO3+Na2SO4 ， 则达到平衡后，溶液中 = ． [用Ksp（CaSO4）和Ksp（CaCO3）表示]．

Answer 1

【答案】
（1）+247kJ?mol﹣1
（2）大于；CO2发生了其他副反应；该反应△H＞0，△S＞0，高温时△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反应CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）可以是①+②﹣③得到，根据盖斯定律计算反应的焓变△H=+247kJ/mol，所以答案是：+247kJ/mol；（2）①根据图示可以看出，CO2发生了其他副反应，同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率大于；所以答案是：大于；CO2发生了其他副反应；②反应自发进行的判据：△H﹣T△S＜0，反应①△S＞0，△H＞0，代入判据，得到反应在高温下能自发进行，所以答案是：该反应△H＞0，△S＞0，高温时△G=△H﹣T△S＜0；（3）据信息：一定条件下Pd﹣Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”，可以写出方程式为：CO2+4H2=CH4+2H2O；反应过程中碳元素的化合价为﹣2价的中间体是MgOCH2；所以答案是：CO2+4H2=CH4+2H2O；MgOCH2；（4）达到平衡后，Ksp（CaCO3）=c（Ca2+）c（CO32﹣），Ksp（CaSO4）=c（Ca2+）c（SO42﹣），在 分子和分母同乘以钙离子的浓度，所以溶液中 = ，所以答案是： ．
【考点精析】本题主要考查了反应热和焓变和化学平衡的计算的相关知识点，需要掌握在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题．