Question

人類活動產生的CO₂長期積累會威脅到生態(tài)環(huán)境，其減排問題受到全世界關注．
（1）微生物燃料電池是一種利用微生物將化學能直接轉化為電能的裝置．已知某種甲醇微生物燃料電池中，電解質溶液為酸性，示意圖如圖1：
①A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應式為

 

．
②工作結束后，B電極室溶液的pH與工作前相比將變

 

（填寫“增大”、“減小”或“不變”，溶液體積變化忽略不計）．
（2）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，其裝置示意圖如圖2，在陽極區(qū)附近發(fā)生的反應包括

 

和 H⁺+HCO₃?═CO₂↑+H₂O
（3）將燃煤產生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的．圖3是通過光電轉化原理以廉價原料制備新產品的示意圖．寫出上述光電轉化過程的化學反應方程式

 

．催化劑a、b之間連接導線上電子流動方向是

 

（填a→b或b→a）．
（4）已知CO₂（g）+2CH₃OH（g）?CH₃OCOOCH₃（g）+H₂O（g）△H，控制一定條件，該反應能自發(fā)進行，即△H

 

0（填寫＞、＜、=）．在恒溫容積可變的容器中加入1molCO₂、2mol CH₃OH，CO₂的轉化率與反應時間如圖4所示，在反應過程中加壓．若t₁時容器體積為1000ml，則t₂時容器體積為

 

ml．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,焓變和熵變,化學平衡的計算,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①A電極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應；
②根據(jù)發(fā)生的電極反應生成物判斷；
（2）陽極上氫氧根離子放電生成氧氣；
（3）根據(jù)體系中進入的物質和得到的物質獲得反應物和生成物，利用氧化還原方程式的配平寫出化學方程式；根據(jù)溶液中陽離子的移動判斷電子的流向；
（4）根據(jù)△H-T△S＜0反應自發(fā)進行來回答，氣體體積之比等于物質的量之比；根據(jù)不同體積平衡時的K不變來計算．

解答： 解：（1）①負極A電極上甲醇失電子和水反應生成氫離子和二氧化碳，電極反應式為：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑，故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑．
②正極B電極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，溶液濃度變小，所以溶液的pH變大，故答案為：變大；
（2）陽極上氫氧根離子放電生成氧氣和水，電極反應式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（3）體系中進入的物質為：CO₂和H₂O，則反應物為：CO₂和H₂O，得到的物質為：HCOOH和O₂，生成物為：HCOOH和O₂，利用氧化還原方程式的配平寫出化學方程式為：2CO₂+2H₂O

△   .

2HCOOH+O₂，原電池中氫離子從負極流向正極，即a是負極，b是正極，催化劑a、b之間連接導線上電子流動方向是從負極流向正極，即a→b．
故答案為：2CO₂+2H₂O

△   .

2HCOOH+O₂；a→b．
（4）CO₂（g）+2CH₃OH（g）?CH₃OCOOCH₃（g）+H₂O（g）的△S＜0，△H-T△S＜0反應自發(fā)進行，控制一定條件，該反應能自發(fā)進行，則△H＜0，
由圖象數(shù)據(jù)可得：CO₂（g）+2CH₄（OH）（g）?CH₃OCOOCH₃（g）+H₂O（g）
            t₁平衡0.5       1             0.5          0.5
            t₂平衡0.2       0.4          0.8          0.8
根據(jù)K相等，設t₂時容器體積為V，則

0.5 1 × 0.5 1

0.5 1 ×( 1 1 )2

=

0.8 V × 0.8 V

0.2 V ×( 0.4 V )2

解得V=25ml，故答案為：＜；25；

點評：本題考查平衡常數(shù)的表達式及其計算、化學平衡影響因素、反應熱的計算、電極反應式的書寫等，要能根據(jù)題目所給信息解題，善于發(fā)掘題目信息，題目難度中等．