為減小和消除過量CO2對(duì)環(huán)境的影響,一方面世界各國都在限制其排放量,另一方面科學(xué)家加強(qiáng)了對(duì)CO2創(chuàng)新利用的研究。
(1)最近有科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想:先把空氣吹入飽和碳酸鉀溶液,然后再把CO2從溶液中提取出,并使之變?yōu)榭稍偕剂霞状!熬G色自由”構(gòu)想技術(shù)流程如下:

寫出分解池中反應(yīng)的化學(xué)方程式        。在合成塔中,當(dāng)有4.4 kg CO2與足量H2
完全反應(yīng),可放出熱量4947 kJ,寫出合成塔中反應(yīng)的熱化學(xué)方程式           。   
(2)以CO2為碳還可以制備乙醇,反應(yīng)如下:
2CO2(g) + 6H2(g)= CH3CH2OH(g) + 3H2O(g) △H=-173.6kJ/mol
寫出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的反應(yīng)的熱化學(xué)方程式        
(3)某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理,設(shè)計(jì)如圖所示的電池裝置。

①該電池正極的電極反應(yīng)為     。
②工作一段時(shí)間后,測得溶液的pH減小,該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為       。當(dāng)電子轉(zhuǎn)移     mol時(shí),參加反應(yīng)的氧氣的體積是6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。
(4)以甲醇為燃料還可制作新型燃料電池,電池的正極通入O2,負(fù)極通入甲醇,用熔融金屬氧化物MO作電解質(zhì)(可傳導(dǎo)O2)。該電池負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是     ;放電時(shí),O2移向電池的   (填“正”或“負(fù)”)極。

(1)2KHCO3 K2CO3+H2O+CO2↑(2分)
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)   △H=-49.47kJ/mol(2分)
(2)2CH3OH(g) =CH3CH2OH(g)+ H2O(g)  △H=-74.66kJ/mol(2分)
(3)① O2 + 2H2O + 4e= 4OH  (2分)    
②2CH3OH + 3O2 + 4OH= 2CO32 + 6H2O (2分)  ;   1.2mol(2分)   
(4)CH3OH-6e+3O2-= CO2+2H2O(2分)     負(fù)(1分) 

解析試題分析:(1)分解池中反應(yīng)的化學(xué)方程式2KHCO3 K2CO3+H2O+CO2↑。根據(jù)4.4 kg CO2與足量H2恰好完全反應(yīng),可放出4 947 kJ的熱量,則1 mol CO2與氫氣合成甲醇放出熱量49.47 kJ的熱量,所以熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.47kJ/mol;(2)2CO2(g) + 6H2(g)= CH3CH2OH(g) + 3H2O(g) △H=-173.6kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,對(duì)(1)中方程式乘以2然后用該方程式減去(1),可以得到CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2CH3OH(g) =CH3CH2OH(g)+ H2O(g)  △H=-74.66kJ/mol。(3)氧氣在正極上被還原,在堿性條件下生成水,電池正極電極反應(yīng)式為 O2 + 2H2O + 4e= 4OH ,電池的正極上有聚集的電子,放電時(shí),電解質(zhì)溶液的陽離子向電池的正極移動(dòng),即H+移向電池的正極。②工作一段時(shí)間后,測得溶液的pH減小,該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為   2CH3OH + 3O2 + 4OH= 2CO32 + 6H2O 。參加反應(yīng)的氧氣的體積是6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),物質(zhì)的量是0.3mol,轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為1.2mol。(4)甲醇在負(fù)極失去電子,該電池負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是CH3OH-6e+3O2-= CO2+2H2O;放電時(shí),O2移向電池的負(fù)極。
考點(diǎn):本題以對(duì)CO2創(chuàng)新利用的研究為載體,考查熱化學(xué)方程式、原電池,難度中等,旨在考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握及遷移運(yùn)用能力。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)Ⅰ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)。

溫度
250 ℃
300 ℃
350 ℃
K
2.041
0.270
0.012
 
由表中數(shù)據(jù)判斷,ΔH1______0(填“>”、“=”或“<”)。
③某溫度下,將2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測得c(CO)=0.2 mol·L-1,則CO的轉(zhuǎn)化率為________,此時(shí)的溫度為________(從上表中選擇)。
(2)已知在常溫常壓下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:__________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

保護(hù)環(huán)境已成為當(dāng)前和未來的一項(xiàng)全球性重大課題。為解決目前燃料使用過程中的環(huán)境污染問題,并緩解能源危機(jī),有的專家提出利用太陽能促使燃料循環(huán)使用的構(gòu)想,如圖所示:

過程Ⅰ可用如下反應(yīng)表示:
①2CO22CO+O2 ②2H2O===2H2+O2、2N2+6H2O4NH3+3O2、2CO2+4H2O2CH3OH+3O2、2CO+4H2O________+3O2
請(qǐng)回答下列問題:
(1)過程Ⅰ的能量轉(zhuǎn)化形式為________能轉(zhuǎn)化為________能。
(2)請(qǐng)完成第⑤個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________。
(3)上述轉(zhuǎn)化過程中,ΔH1和ΔH2的關(guān)系是________。
(4)斷裂1 mol化學(xué)鍵所需的能量見下表:

共價(jià)鍵
H—N
H—O
N≡N
O===O
斷裂1 mol化學(xué)鍵所需能量/(kJ·mol1)
393
460
941
499
 
常溫下,N2與H2O反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為_________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中有重要意義。
(1) 工業(yè)生產(chǎn)可以用NH3(g)與CO2(g)經(jīng)兩步反應(yīng)生成尿素,兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下:

則NH3(g)與CO2(g)反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為___________          _____。
(2)工業(yè)生產(chǎn)中用CO可以合成甲醇CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),ΔH=-90.1 kJ·mol-1   在一定壓強(qiáng)下,容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇,平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②100 ℃時(shí),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=_         ____(mol·L-1)-2;
③在其它條件不變的情況下,再增加a mol CO和2a molH2,達(dá)到新平衡時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(3)工業(yè)生產(chǎn)中用SO2為原料制取硫酸
①利用原電池原理,用SO2、O2和H2O來制備硫酸,該電池用多孔材料作電極,它能吸附氣體,同時(shí)也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸。請(qǐng)寫出該電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式___                ____________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液,然后電解該溶液可制得硫酸。電解原理示意圖如下圖所示。請(qǐng)寫出開始時(shí)陽極反應(yīng)的電極反應(yīng)式____          ______。

(4)工業(yè)生產(chǎn)中用氨水吸收SO2
若將等物質(zhì)的量的SO2與NH3溶于水充分反應(yīng),寫出該反應(yīng)的離子方程式       ,所得溶液呈       性。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

銅單質(zhì)及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)和科研中有重要作用。
(1)已知:2Cu2O(s) + O2(g) = 4CuO(s)△H=-292kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ·mol-1
請(qǐng)寫出用足量炭粉還原CuO(s)制備Cu2O(s)的熱化學(xué)方程式:                                                                  ;
(2)現(xiàn)用氯化銅晶體(CuCl2·2H2O,含氯化亞鐵雜質(zhì))制取純凈的CuCl2·2H2O。先將其制成水溶液,后按如圖步驟進(jìn)行提純:

已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氫氧化物開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH見下表

金屬離子
Fe3+
Fe2+
Cu2+
氫氧化物開始沉淀時(shí)的pH
1.9
7.0
4.7
氫氧化物完全沉淀時(shí)的pH
3.2
9.0
6.7
 
請(qǐng)回答下列問題:
①現(xiàn)有氧化劑NaClO、H2O2、KMnO4,X加哪種好,為什么?                         
該反應(yīng)的離子方程式為                        。
②溶液II中除Cu2+外,還有     金屬離子,如何檢驗(yàn)其存在             。
③物質(zhì)Y不能為下列的           
a.CuO  b.Cu(OH)2  c.CuCO3  d.Cu2(OH)2CO3    e.CaO   f.NaOH
④若向溶液Ⅱ中加入碳酸鈣,產(chǎn)生的現(xiàn)象是              。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

工業(yè)上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
(1)已知CO(g)、CH3OH(l)的燃燒熱分別為283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1,則CH3OH(l)不完全燃燒生成CO(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式為                       。
(2)合成甲醇的方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)    ΔH <0。
在230 ℃?270 ℃最為有利。為研究合成氣最合適的起始組成比n(H2):n(CO),分別在230 ℃、250 ℃和270 ℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下左圖所示。其中270 ℃的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所對(duì)應(yīng)的曲線是_____(填字母);當(dāng)曲線X、Y、Z對(duì)應(yīng)的投料比達(dá)到相同的CO平衡轉(zhuǎn)化率時(shí),對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度與投較比的關(guān)系是                    。

(3)當(dāng)投料比為1∶1,溫度為230 ℃,平衡混合氣體中,CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為        (保留1位小數(shù));平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率           。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

氨有著廣泛的用途,可用于化肥、硝酸、合成纖維等工業(yè)生產(chǎn)。
(1)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)道,在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng)可生成氨氣:

該反應(yīng)在固定體積的密閉容器中進(jìn)行,有關(guān)說法正確的是_____________(填序號(hào)字母)。

A.反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí),
B.反應(yīng)達(dá)到平衡后,
C.體系的總壓強(qiáng)不變,說明反應(yīng)已達(dá)平衡
D.混合氣體的密度保持不變,說明反應(yīng)已達(dá)平衡
(2)液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視。它在安全性、價(jià)格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢。氨在燃燒試驗(yàn)機(jī)中相關(guān)的反應(yīng)有:
   ①
 ②
   ③
請(qǐng)寫出上述三個(gè)反應(yīng)中、三者之間關(guān)系的表達(dá)式,=_________。
(3)工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)是: 
①升高溫度,反應(yīng)的K值減小,則Q______(填“>”、“<”或“=”)0。
②若反應(yīng)起始的物質(zhì)的量相同,下列關(guān)系圖錯(cuò)誤的是________(填序號(hào))。

③在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),容器內(nèi)部分物質(zhì)的濃度如下表:
時(shí)間/濃度








起始
4.0
5.5
0
0
第2min
3.2
a
0.8
1.2
第4min
2.0
3.0
2.0
3.0
第6min
2.0
3.0
2.0
3.0
 
反應(yīng)在第2 min到第4 min時(shí),O2的平均反應(yīng)速率為________。
反應(yīng)在第2 min時(shí)改變了條件,改變的條件可能是______________________________。
該條件下,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題


氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。
(1)工業(yè)合成氨時(shí),合成塔中每產(chǎn)生1 mol NH3,放出46.1 kJ的熱量。
① 工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是        。
② 已知:
N2 (g)2N (g)
H2 (g)2H (g)
則斷開1 mol N-H鍵所需的能量是_______kJ。
(2)下表是當(dāng)反應(yīng)器中按n(N2):n(H2)=1:3投料后,在200℃、400℃、600℃下,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),混合物中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線。

① 曲線a對(duì)應(yīng)的溫度是       。
② 關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng),下列敘述正確的是      (填字母)。
A. 及時(shí)分離出NH3可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率
B. 加催化劑能加快反應(yīng)速率且提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率
C. 上圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K(M)=" K(Q)" >K(N)
③ M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的H2轉(zhuǎn)化率是       。
(3)氨是一種潛在的清潔能源,可用作堿性燃料電池的燃料。電池的總反應(yīng)為:
4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g)。
則該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式是       。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

Ⅰ在催化劑作用下,CO2和H2可以制取甲醇。用工業(yè)廢氣中的可制取甲醇,其反應(yīng)為:CO2+3H2CH3OH+H2O 常溫常壓下已知下列反應(yīng)的能量變化如圖示:

寫出由二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式:                              
Ⅱ硼氫化鈉(NaBH4)是有機(jī)合成中的重要還原劑。最新研究發(fā)現(xiàn),以NaBH4和H2O2為原料,NaOH溶液作電解質(zhì)溶液,可以設(shè)計(jì)成全液流電池,其工作原理如圖所示,假設(shè)電池工作前左右兩槽溶液的體積各為1L,回答下列問題:

(1)電極b為           (填“正極”或“負(fù)極”),電極a上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為                                     。
(2)電池工作時(shí),Na+     極(填“a”或“b”)移動(dòng),當(dāng)左槽產(chǎn)生0.0125molBO2離子時(shí),右槽溶液pH=           
(3)用該電池電解一定濃度的CuSO4溶液至無色后繼續(xù)電解一段時(shí)間。斷開電路,向溶液中加入0.1molCu(OH)2,溶液恢復(fù)到電解之前狀態(tài),則電解過程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為_________

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