Question

人類活動產(chǎn)生的CO₂長期積累，威脅到生態(tài)環(huán)境，其減排問題受到全世界關注．

（1）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1下：
在陽極區(qū)發(fā)生的反應包括

 

和H⁺+HCO₃^-═H₂O+CO₂↑．
（2）再生裝置中產(chǎn)生的CO₂和H₂在一定條件下反應生成甲醇等產(chǎn)物，工業(yè)上利用該反應合成甲醇．
已知：25℃，101KPa下：
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ?mol^-1
CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂ （g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ?mol^-1
①寫出CO₂和H₂生成氣態(tài)甲醇等產(chǎn)物的熱化學方程式

 

．
②下面表示合成甲醇的反應的能量變化示意圖3，其中正確的是

 

（填字母序號）．
（3）微生物燃料電池是一種利用微生物將化學能直接轉化成電能的裝置．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2下：
①該電池外電路電子的流動方向為

 

（填寫“從A到B”或“從B到A”）．
②A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,熱化學方程式

專題：化學反應中的能量變化

分析：（1）陽極上氫氧根離子放電生成氧氣；
（2）①根據(jù)蓋斯定律計算；
②該反應是放熱反應，反應物總能量大于生成物總能量，物質越穩(wěn)定，其能量越小；
（3）①電子從負極沿導線流向正極；
②A電極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應．

解答： 解：（1）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↑；
（2）①H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol①
CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol②
將方程式3①-②得CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=3×（-242kJ/mol）-（-676kJ/mol）=-50 kJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol；
②該反應是放熱反應，反應物總能量大于生成物總能量，物質越穩(wěn)定，其能量越小，所以液態(tài)物質的能量小于氣態(tài)物質，則符合條件的圖象是a，故選a；
（3）①該燃料電池中，甲醇失電子發(fā)生氧化反應，所以A是負極，B是正極，電子從負極A流向正極B，故答案為：從A到B；
②A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↑．

點評：本題考查較綜合，涉及原電池原理、蓋斯定律、電解原理等知識點，根據(jù)燃料電池中正負極發(fā)生的電極反應、蓋斯定律的內(nèi)涵、電解池中離子放電順序來分析解答，難點是電極反應式的書寫，難度中等．