Question

有科學(xué)家提出“綠色自由”的構(gòu)想：將CO₂變?yōu)槿剂匣蛴袡C(jī)化學(xué)品。其構(gòu)想分成3個(gè)步驟：
①利用濃碳酸鉀溶液吸收空氣中的CO₂；
②將第①步吸收液電解產(chǎn)生H₂和O₂，同時(shí)分離出CO₂；
③將第②步產(chǎn)生的H₂和CO₂在一定條件下轉(zhuǎn)化成CH₄和水蒸氣。
已知：
H₂（g）+ 1/2O₂（g）=H₂O（l）  △H1= -285.8 kJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l） △H2= -889.6 kJ/mol
H₂O（l）=H₂O（g）  △H3= +44.0 kJ/mol
（1）第③步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________________ 。并找出CO₂的等電子體___________(一到二種)
（2）若在第②步電解吸收液時(shí)產(chǎn)生11.2LO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則第③步中最多可制得______ L甲烷（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）
（3）為探究在密閉容器中進(jìn)行第③步反應(yīng)的最佳投料比，某研究小組向恒溫（T1、T2均大于100℃）恒容容器中充入一定量的H₂，在其他條件不變的情況下，改變起始CO₂的物質(zhì)的量測(cè)定達(dá)到平衡時(shí)CH₄的體積分?jǐn)?shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。則a、c兩點(diǎn)處所的平衡狀態(tài)中，氫氣的轉(zhuǎn)化率的大小關(guān)系是α(a)_______α(c)（填“>”“<”或“=”），a、b、c、d四點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)Ka、Kb、Kc、Kd的大小關(guān)系是__________________。

（4）H₂和CO₂在一定條件下也能轉(zhuǎn)化成甲酸。甲酸，空氣，質(zhì)子交換膜和惰性電極組成的燃料電池工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)物為_______發(fā)生的電極反應(yīng)可表示為_____________。正極反應(yīng)物為_________發(fā)生的電極反應(yīng)可表示為______________。

Answer 1

（1）CO₂(g)+4H₂(g)=CH₄(g)+2H₂O(g)    △H=-165.6kJ/mol；CS₂、N₂O
（2）5.6 
（3）<；Ka=Kc>Kb=Kd 
（4）HCOOH；2HCOOH-4e^-=2CO₂↑+4H⁺ ；O₂、H⁺；O₂+ 4e^-+ 4H⁺  = 2H₂O