Question

【題目】最近有科學(xué)家提出“綠色自由”的構(gòu)想：把含有CO2的空氣吹入K2CO3溶液中，然后再用高溫水氣分解出CO2，經(jīng)與H2化合后轉(zhuǎn)變?yōu)榧状既剂希?/span>

(1)在整個(gè)生產(chǎn)過程中飽和K2CO3溶液的作用是_______；不用KOH溶液的理由是_________。

(2)在合成塔中，每44g CO2與足量H2完全反應(yīng)生成甲醇時(shí)，可放出49.5kJ的熱量，試寫出合成塔中發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______________；轉(zhuǎn)化過程中可循環(huán)利用的物質(zhì)除了K2CO3外，還有___________。

(3)請?jiān)u述合成時(shí)選擇2×105Pa的理由_____________________________________。

(4)BaCO3的溶解平衡可以表示為 BaCO3(s)Ba2++CO32﹣

①寫出平衡常數(shù)表達(dá)式___________________；

②用重量法測定空氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)時(shí)，選用Ba(OH)2而不是Ca(OH)2為沉淀劑，原因之一是：25℃時(shí)，BaCO3的溶解平衡常數(shù)K=2.58×10﹣9，而CaCO3的溶解平衡常數(shù)K=4.96×10﹣9；原因之二是_________________________。

(5)某同學(xué)很快就判斷出以下中長石風(fēng)化的離子方程式未配平：

4Na0.5Ca0.5Al1.5Si2.5O6+6CO2+17H2O=2Na++2Ca2++5HCO3﹣+4H4SiO4+3Al2SiO5(OH)4

該同學(xué)判斷的角度是______________。

(6)甲醇可制成新型燃料電池，總反應(yīng)為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CH3OH﹣6e+8OH﹣=CO32﹣+6H2O則正極的電極反應(yīng)式為：______________。

Answer 1

【答案】富集CO2 生成的K2CO3難分解產(chǎn)生CO2 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.5kJ/mol 水蒸氣 適當(dāng)加壓有利于提高反應(yīng)速率和原料利用率，但壓強(qiáng)太高增大成本 K= c(Ba2+)c(CO32﹣) BaCO3的式量大，相對誤差小 未配平兩邊電荷數(shù) O2+2H2O+4e-=4 OH﹣

【解析】

(1)碳酸氫鉀不穩(wěn)定，加熱時(shí)分解生成碳酸鉀和二氧化碳、水，碳酸鉀不分解；

(2)4.4kgCO2的物質(zhì)的量是100mol，100mol二氧化碳和足量氫氣反應(yīng)放出4947KJ熱量，據(jù)此計(jì)算1mol二氧化碳與足量氫氣反應(yīng)放出的熱量，從而寫出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式；根據(jù)合成甲醇的方程可知，反應(yīng)生成甲醇和水蒸氣，水蒸氣可以給碳酸氫鉀分解提供能量；

(3)合成甲醇的反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正移；

(4)①溶解平衡方程式書寫平衡常數(shù)表達(dá)式；

②重量法測定空氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)，要求稱量準(zhǔn)確，誤差��；

(5)書寫離子方程式要注意原子守恒和電荷守恒；

(6)堿性甲醇燃料電池中，甲醇在負(fù)極失電子，氧氣在正極得電子。

(1)在整個(gè)生產(chǎn)過程中飽和K2CO3溶液的作用是富集二氧化碳，二氧化碳和飽和的碳酸鉀溶液反應(yīng)生成碳酸氫鉀，碳酸氫鉀不穩(wěn)定，加熱時(shí)分解生成碳酸鉀、二氧化碳和水，KOH溶液與二氧化碳是碳酸鉀，K2CO3難分解產(chǎn)生CO2；

(2)44gCO2的物質(zhì)的量是1mol，1mol二氧化碳和足量氫氣反應(yīng)放出49.5kJ熱量，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.5kJ/mol；根據(jù)合成甲醇的方程可知，反應(yīng)生成甲醇和水蒸氣，水蒸氣可以給碳酸氫鉀分解提供能量，所以轉(zhuǎn)化過程中可循環(huán)利用的物質(zhì)除了K2CO3外，還有水蒸氣；

(3)合成甲醇的反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正移，有利于提高反應(yīng)速率和原料利用率，但是壓強(qiáng)太高對反應(yīng)的設(shè)備要求很高，又提高了生產(chǎn)成本，所以不能太高；

4)①BaCO3的溶解平衡可以表示為 BaCO3(s)Ba2++CO32﹣，平衡常數(shù)表達(dá)式為K= c(Ba2+)c(CO32﹣)；

②重量法測定空氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)，要求稱量準(zhǔn)確，誤差小，BaCO3的式量大，稱量的相對誤差��；

(5)書寫離子方程式要注意原子守恒和電荷守恒，4Na0.5Ca0.5Al1.5Si2.5O6+6CO2+17H2O=2Na++2Ca2++5HCO3﹣+4H4SiO4+3Al2SiO5(OH)4中電荷不守恒，原子個(gè)數(shù)也不守恒，所以離子方程式錯(cuò)誤；

(6)堿性甲醇燃料電池中，甲醇在負(fù)極失電子，氧氣在正極得電子生成氫氧根離子，則正極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH﹣。