Question

【題目】最近有科學家提出“綠色自由”的構想：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，經與H2化合后轉變?yōu)榧状既剂希?/span>

(1)在整個生產過程中飽和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完全反應生成甲醇時，可放出49.5kJ的熱量，試寫出合成塔中發(fā)生反應的熱化學方程式_______________；轉化過程中可循環(huán)利用的物質除了K2CO3外，還有___________。

(3)請評述合成時選擇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)表達式___________________；

②用重量法測定空氣中CO2的體積分數(shù)時，選用Ba(OH)2而不是Ca(OH)2為沉淀劑，原因之一是：25℃時，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)某同學很快就判斷出以下中長石風化的離子方程式未配平：

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

該同學判斷的角度是______________。

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

Answer 1

【答案】富集CO2 生成的K2CO3難分解產生CO2 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.5kJ/mol 水蒸氣 適當加壓有利于提高反應速率和原料利用率，但壓強太高增大成本 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的物質的量是100mol，100mol二氧化碳和足量氫氣反應放出4947KJ熱量，據(jù)此計算1mol二氧化碳與足量氫氣反應放出的熱量，從而寫出其熱化學反應方程式；根據(jù)合成甲醇的方程可知，反應生成甲醇和水蒸氣，水蒸氣可以給碳酸氫鉀分解提供能量；

(3)合成甲醇的反應為體積減小的反應，增大壓強平衡正移；

(4)①溶解平衡方程式書寫平衡常數(shù)表達式；

②重量法測定空氣中CO2的體積分數(shù)，要求稱量準確，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，甲醇在負極失電子，氧氣在正極得電子。

(1)在整個生產過程中飽和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生成碳酸氫鉀，碳酸氫鉀不穩(wěn)定，加熱時分解生成碳酸鉀、二氧化碳和水，KOH溶液與二氧化碳是碳酸鉀，K2CO3難分解產生CO2；

(2)44gCO2的物質的量是1mol，1mol二氧化碳和足量氫氣反應放出49.5kJ熱量，所以其熱化學反應方程式為：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，所以轉化過程中可循環(huán)利用的物質除了K2CO3外，還有水蒸氣；

(3)合成甲醇的反應為體積減小的反應，增大壓強平衡正移，有利于提高反應速率和原料利用率，但是壓強太高對反應的設備要求很高，又提高了生產成本，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)表達式為K= c(Ba2+)c(CO32﹣)；

②重量法測定空氣中CO2的體積分數(shù)，要求稱量準確，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，原子個數(shù)也不守恒，所以離子方程式錯誤；

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