Question

2014年11月12日在北京發(fā)布了《中美氣候變化聯(lián)合聲明》，碳捕獲和封存技術(shù)成為了一個(gè)熱點(diǎn)環(huán)境問題．

（1）燃燒前捕獲是其中方法之一，以CH₄燃燒為例，涉及反應(yīng)如下：
①CH₄（g）+H₂O（g）=C0（g）+3H₂（g）△H=-206.2KJ?mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g）△H=+2.8KJ?mol^-1
則CH₄（g）+2H₂O（g）=C0₂（g）+4H₂（g）△H=

 

．
（2）某研究小組在實(shí)驗(yàn)室測得海水中CO₃^2- 濃度與模擬空氣中CO₂濃度的關(guān)系曲線如圖1．根據(jù)曲線的變化．可歸納出曲線變化的規(guī)律：

 

．其它條件相同時(shí)，溫度越高，海水中CO₃^2-濃度越小，請(qǐng)?jiān)趫D中補(bǔ)充溫度為T₂時(shí)的曲線（T₁＜T₂）．
（3）250℃時(shí)，以Ni合金為催化劑，向1L容器中通入3molCO₂、3molCH₄．發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+CH₄（g）?2C0（g）+2H₂（g）．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)為10%，求該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K（寫出計(jì)算過程）．
（4）高溫電解技術(shù)可將釋放的C0₂轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)利用價(jià)值的產(chǎn)品．反應(yīng)方程式為CO₂+H₂0

電解  .

高溫

CO+H₂+O₂，其工作原理示意圖如圖2，電極b上放出的氣體X為

 

，電極b連接Y為電源的

 

極（填正、負(fù)）．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,電解原理

專題：

分析：（1）已知①CH₄（g）+H₂O（g）=C0（g）+3H₂（g）△H=-206.2KJ?mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g）△H=+2.8KJ?mol^-1
由蓋斯定律：①-②得CH₄（g）+2H₂O（g）=C0₂（g）+4H₂（g）據(jù)此計(jì)算；
（2）海水中存在2HCO₃^-?CO₃^2-+CO₂+H₂O，根據(jù)平衡移動(dòng)分析；其它條件相同時(shí)，溫度越高，海水中CO₃^2-濃度越小，T₂時(shí)曲線在T₁曲線下面；
（3）設(shè)CO₂轉(zhuǎn)化的濃度為xmol/L，利用三段式求出x，根據(jù)K=

c2(CO)?c2(H2)

c(CO2)?c(CH4)

計(jì)算；
（4）電極b氧離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，則b為陽極，與電源正極相連．

解答： 解：（1）已知①CH₄（g）+H₂O（g）=C0（g）+3H₂（g）△H=-206.2KJ?mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g）△H=+2.8KJ?mol^-1
由蓋斯定律：①-②得CH₄（g）+2H₂O（g）=C0₂（g）+4H₂（g）△H=-206.2KJ?mol^-1-2.8KJ?mol^-1=-209.0KJ?mol^-1；
故答案為：-209.0KJ?mol^-1；
（2）海水中存在2HCO₃^-?CO₃^2-+CO₂+H₂O，CO₂濃度增大，化學(xué)平衡向左移動(dòng)，CO₃^2-濃度降低，則其它條件相同時(shí)，隨著模擬空氣中CO₂濃度增大，海水中CO₃^2- 濃度變�。黄渌鼦l件相同時(shí)，溫度越高，海水中CO₃^2-濃度越小，T₂時(shí)曲線在T₁曲線下面，則圖象為；
故答案為：其它條件相同時(shí)，隨著模擬空氣中CO₂濃度增大，海水中CO₃^2- 濃度變小；；
（3）設(shè)CO₂轉(zhuǎn)化的濃度為xmol/L，
                 CO₂（g）+CH₄（g）?2C0（g）+2H₂（g）．
開始濃度（mol/L）：3       3        0        0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）：x       x        2x       2x
平衡濃度（mol/L）：3-x    3-x       2x       2x
反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)為10%，則

3-x

3-x+3-x+2x+2x

×100%=10%，解得x=2
則K=

c2(CO)?c2(H2)

c(CO2)?c(CH4)

=

42×42

1×1

=256；
答：該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為256；
（4）電極b氧離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，所以電極b上放出的氣體為O₂，陰離子在陽極失電子，所以b為陽極，與電源正極相連；
故答案為：O₂；正．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了綜合利用CO₂，涉及熱化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)、化學(xué)平衡影響因素和平衡常數(shù)的計(jì)算等，題目較為綜合難度中等，把握蓋斯定律、平衡常數(shù)的計(jì)算和電化學(xué)原理是解答的關(guān)鍵．