【題目】分人類活動產(chǎn)生的CO2長期積累,威脅到生態(tài)環(huán)境,其減排問題受到全世界關(guān)注。

1)工業(yè)上常用高濃度的K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用電解法使K2CO3溶液再生,其裝置示意圖如下:

在陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)包括 H ++ HCO3-= H2O + CO2。

簡述CO32-在陰極區(qū)再生的原理

2)再生裝置中產(chǎn)生的CO2H2在一定條件下反應(yīng)生成甲醇等產(chǎn)物,工業(yè)上利用該反應(yīng)合成甲醇。

已知:25 ℃,101 KPa下: H2(g) + 1/2 O2(g) ="==" H2O(g) ΔH1=" -242" kJ/mol

CH3OH(g) + 3/2 O2(g) ="==" CO2(g) + 2 H2O(g) ΔH2=" -676" kJ/mol

寫出CO2H2生成氣態(tài)甲醇等產(chǎn)物的熱化學(xué)方程式 。

下面表示合成甲醇的反應(yīng)的能量變化示意圖,其中正確的是 (填字母序號)。

3)在密閉的再生裝置中,加入5 mol H22 mol CO2發(fā)生反應(yīng)生成甲醇,反應(yīng)達(dá)到平衡時,改變溫度(T)和壓強(qiáng)(P),反應(yīng)混合物中甲醇(CH3OH)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如下圖所示,下列說法正確的是

AP1> P2> P3>P4

B.甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越高,反應(yīng)的平衡常數(shù)越大

C.圖示中,該反應(yīng)的溫度變化為:T1> T2> T3>T4

DT4P4、時,H2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%

4)已知某種甲醇燃料電池中,電解質(zhì)溶液為酸性,示意圖如下:

工作結(jié)束后,B電極室溶液的pH與工作前相比將 (填寫增大、減小不變,溶液體積變化忽略不計(jì))A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)式為 。

【答案】(1①4OH--4e-=2H2O+O2↑(2H2O-4e-=4H++O2↑)

②HCO3存在電離平衡:HCO3H++CO32-,陰極H+放電,濃度減小平衡右移

(或溶液中H+放電,增大了OH濃度,與HCO3反應(yīng),從而使CO32-再生)

2①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-50kJ/mol;②a

3ACD4)不變;CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2

【解析】試題分析:(1陽極上氫氧根離子放電生成氧氣和水,電極反應(yīng)式為4OH--4e-═2H2O+O2,故答案為:4OH--4e-═2H2O+O2;

②HCO3-存在電離平衡:HCO3-H++CO32-,陰極H+放電濃度減小平衡右移,CO32-再生,故答案為:HCO3-存在電離平衡:HCO3-H++CO32-,陰極H+放電,濃度減小平衡右移;

2H2(g)+ O2(g)═H2O(g)H1=-242kJ/mol,CH3OH(g)+ O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)H2=-676kJ/mol,將方程式3-CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)H="3×(-242kJ/mol)-(-676kJ/mol)=-50" kJ/mol,故答案為:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)H="-50" kJ/mol

該反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,物質(zhì)越穩(wěn)定,其能量越小,所以液態(tài)物質(zhì)的能量小于氣態(tài)物質(zhì),則符合條件的圖象是a,故答案為:a;

3A.增大壓強(qiáng),平衡正向移動,則反應(yīng)混合物中甲醇(CH3OH)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)逐漸增大,即P1P2P3P4,故A正確;B.平衡常數(shù)只受溫度的影響,溫度不變,平衡常數(shù)不變,故B錯誤;CCO(g)+2H2(g)CH3OH(g),△H0,此反應(yīng)為放熱反應(yīng),故升高溫度,甲醇的含量減小,故T1T2T3T4,故C正確;DT4、P4時,甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是0.2,設(shè)消耗氫氣的物質(zhì)的量是3x,

3H2(g)CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

初始量:5 2 0 0

變化量:3x x x x

平衡量:5-3x 2-x x x

=0.2,解得x=1,所以H2的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=60%,故D正確;故答案為:ACD;

4B電極反應(yīng)是氧氣得到電子生成氫氧根離子在酸性溶液中生成水,氫離子通過交換膜移向正極,氫離子物質(zhì)的量不變,溶液體積變化忽略不計(jì),溶液中氫離子濃度不變,故溶液pH不變;A電極是原電池負(fù)極,甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng),在酸溶液中生成二氧化碳,由電荷守恒可知有H+生成,電極反應(yīng)式為:CH3OH+H2O-6e-═6H++CO2,故答案為:不變;H3OH+H2O-6e-═6H++CO2。

練習(xí)冊系列答案
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C.純堿可作治療胃酸過多的一種藥劑
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C.若用NaCl溶液代替鹽酸,則電池總反應(yīng)隨之改變

D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e時,交換膜左側(cè)溶液中約減

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Na

Cu

Al

Fe

熔點(diǎn)/℃

97.8

1083

660

1535

沸點(diǎn)/℃

883

2567

2467

2750


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B.Fe和Cu
C.Cu和Na
D.Al和Na

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