Question

【題目】二氧化碳減排和再利用技術是促進工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和社會環(huán)保的重要措施。將工業(yè)廢氣中的二氧化碳轉化為甲醇，其原理是：

CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g) ΔH＝a kJ·mol1

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH＝b kJ·mol1

H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝c kJ·mol1

（1）2CH3OH(g)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH ＝______kJ·mol1

（2）H2(g)＋1/2O2(g)=1/2H2O(l)的過程如下圖所示，H－O鍵的鍵能是______kJ·mol1。

（3）某化學興趣小組用甲醇燃料電池來模擬鋁制品表面“鈍化”處理過程(裝置如圖甲所示)。a電極發(fā)生的電極反應方程式為______。實驗結束后若硫酸溶液質量減少1.08 g，則石墨電極處生成的氣體在標準狀況下的體積為______L。

（4）一種Na－CO2二次電池裝置如圖乙所示，NaClO4溶于有機溶劑作為電解液，電池的總反應為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。充電時的陽極反應式為______。

（5）海水中含有大量的HCO3-，一種利用海水提取CO2的裝置如圖丙所示。結合方程式簡述提取CO2的原理：______。

Answer 1

【答案】3b－2a－2c 463.4 CH3OH－6e＋H2O＝CO2↑＋6H＋ 1.344 2CO32-＋C－4e=3CO2 a室為陽極，電解水，失電子產生氧氣和氫離子，電極方程式為：2H2O－4e—=4H＋＋O2↑，H＋通過陽離子膜進入海水，與碳酸氫根離子反應生成二氧化碳，發(fā)生反應：HCO3-＋H＋＝CO2↑＋H2O

【解析】

（1）已知①CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g) ΔH＝a kJ·mol1

②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH＝b kJ·mol1

③H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝c kJ·mol1

根據蓋斯定律，②×3-①×2-③×2，可得2CH3OH(g)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH ＝3b kJ·mol1- 2a kJ·mol1-2c kJ·mol1=（3b－2a－2c）kJ·mol1；

答案為：3b－2a－2c。

（2）根據圖示：H2(g)＋O2(g)=2 H (g)＋O(g) ΔH1=+685 kJ·mol1，2 H (g)＋O(g)= H2O(g) ΔH2，H2O(g)= H2O(l) ΔH3=-44 kJ·mol1，H2(g)＋O2(g)= H2O(l) ΔH4=-285.8 kJ·mol1；根據蓋斯定律，結合圖示可得：ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4，即685 kJ·mol1+ΔH2+（-44 kJ·mol1）=（-285.8 kJ·mol1），則ΔH2=-926.8 kJ·mol1，H－O鍵的鍵能是×926.8 kJ·mol1=463.4 kJ·mol1，

答案為：463.4。

（3）用甲醇燃料電池來模擬鋁制品表面“鈍化”處理，則鋁為電解池陽極，失電子發(fā)生氧化反應，變?yōu)檠趸�鋁和氫離子，石墨為電解池陰極，氫離子得到電子轉化為氫氣，則b為原電池正極，a為原電池負極；燃料電池中燃料在負極發(fā)生反應，故a電極發(fā)生的電極反應方程式為CH3OH－6e＋H2O＝CO2↑＋6H＋；電解池中，陽極反應式為3H2O +2Al -6e-= Al2O3+6H+，陰極電極式為6H＋+6e-= 3H2↑，根據電極反應，硫酸溶液質量減少1.08 g為水的質量，3H2O~3H2，則產生的氫氣的物質的量=消耗水的物質的量=mol，標況下的體積為 mol×22.4L/mol=1.344L。

答案為：1.344。

（4）根據電池的總反應3CO2＋4Na2Na2CO3＋C，充電時，陽極失電子，根據反應方程式，2CO32-＋C－4e=3CO2，

答案為：2CO32-＋C－4e=3CO2。

（5）a室為陽極，電解水，失電子產生氧氣和氫離子，電極方程式為：2H2O－4e—=4H＋＋O2↑，H＋通過陽離子膜進入海水，與碳酸氫根離子反應生成二氧化碳，發(fā)生反應：HCO3-＋H＋＝CO2↑＋H2O，

答案為：a室為陽極，電解水，失電子產生氧氣和氫離子，電極方程式為：2H2O－4e—=4H＋＋O2↑，H＋通過陽離子膜進入海水，與碳酸氫根離子反應生成二氧化碳，發(fā)生反應：HCO3-＋H＋＝CO2↑＋H2O。