Question

【題目】近年來，為應(yīng)對(duì)溫室氣體排放問題和日益增長的能源需求問題，CO2綜合利用技術(shù)作為潛在的解決方案受到了研究者的廣泛關(guān)注。請(qǐng)按照要求回答問題

（1）CO常用于工業(yè)冶煉金屬，下圖是在不同溫度下CO還原四種金屬氧化物達(dá)平衡后氣體中與溫度（t）的關(guān)系曲線圖。下列說法正確的是________。（填序號(hào)）

A 工業(yè)上可以通過增高反應(yīng)裝置來延長礦石和CO接觸的時(shí)間，減少尾氣中CO的含量

B CO不適宜用于工業(yè)冶煉金屬鉻（Cr）

C 工業(yè)冶煉金屬銅（Cu）時(shí)較低的溫度有利于提高CO的利用率

D CO還原PbO2的反應(yīng)△H>0

（2）一定條件下Pd－Mg/SiO2催化劑可使CO2 “甲烷化”變廢為寶，最佳催化溫度是200℃～300℃左右，超過300℃催化劑會(huì)完全失活、反應(yīng)停止。向密閉容器通入v（CO2）：v（H2）＝1：4的反應(yīng)氣體，常溫進(jìn)料開始加熱，畫出生成甲烷的量隨溫度的變化曲線_________。

（3）在載人航天器中應(yīng)用電化學(xué)原理，以Pt為陽極，Pb（CO2的載體）為陰極KHCO3溶液為電解質(zhì)溶液，還原消除航天器內(nèi)CO2同時(shí)產(chǎn)生O2和新的能源CO，則陰極的電極反應(yīng)式為___________；室溫下H2CO3電離常數(shù)約為K1＝4×10－7，K2＝5×10－11，則0.025 mol·L－1的H2CO3溶液的pH約等于__________（不考慮第二步電離和H2O的電離）

Answer 1

【答案】BC H2O＋3CO2＋2e＝CO＋2HCO3 4

【解析】

(1)A．增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動(dòng)；

B．由圖可知用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時(shí)，lg一直很高，說明CO轉(zhuǎn)化率很低；

C．由圖象可知溫度越低lg越��；

D．由圖可知CO還原PbO2的溫度越高lg越高，說明CO轉(zhuǎn)化率越低；

(2)最佳催化溫度是200℃～300℃左右，反應(yīng)速率大，生成甲烷多，而超過300℃催化劑會(huì)完全失活、反應(yīng)停止，生成甲烷的量保持不變；

(3)陰極上二氧化碳得到電子生成CO和碳酸氫根離子；室溫下H2CO3電離常數(shù)約為K1＝4×107，不考慮第二步電離和H2O的電離，則c(H＋)＝0.025×4×107mol/L＝104mol/L。

(1)A．增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動(dòng)，CO的利用率不變，不能減少尾氣中CO含量，故A錯(cuò)誤；

B．由圖象可知用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時(shí)，lg一直很高，說明CO轉(zhuǎn)化率很低，故不適合，故B正確；

C．由圖可知溫度越低，lg越小，故CO轉(zhuǎn)化率越高，故C正確；

D．由圖可知CO還原PbO2的溫度越高，lg越高，說明CO轉(zhuǎn)化率越低，平衡逆向移動(dòng)，故△H＜0，故D錯(cuò)誤；

故答案為：BC；

(2)常溫進(jìn)料開始加熱，隨著溫度升高，反應(yīng)進(jìn)程加快，n(CH4)增加，溫度升高到200℃300℃左右時(shí)，n(CH4)增加較快，但溫度超過300℃時(shí)催化劑會(huì)完全失活、反應(yīng)停止，即n(CH4)隨溫度升高保持不變，橫坐標(biāo)為時(shí)間、縱坐標(biāo)為甲烷的物質(zhì)的量，生成甲烷的量隨溫度的變化曲線為，故答案為：；

(3)以Pt為陽極，Pb(CO2的載體)為陰極，KHCO3溶液為電解質(zhì)溶液，總反應(yīng)為2CO22CO＋O2，則陰極上CO2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成CO，由電子守恒、電荷守恒、原子守恒可知陰極反應(yīng)式為H2O＋3CO2＋2e＝CO＋2HCO3；室溫下 H2CO3電離常數(shù)約為K1＝4×107，不考慮第二步電離和H2O的電離，則c(H＋)＝0.025×4×107mol/L＝104mol/L，pH＝lg104＝4，故答案為：H2O＋3CO2＋2e＝CO＋2HCO3；4。