Question

15．綜合利用CO₂對環(huán)境保護及能源開發(fā)意義重大．
（1）Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂．如果尋找吸收CO₂的其他物質，下列建議合理的是ab．
a．可在堿性氧化物中尋找
b．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找
c．可在具有強氧化性的物質中尋找
（2）Li₂O吸收CO₂后，產物用于合成Li₄SiO₄，Li₄SiO₄用于吸收、釋放CO₂．原理是：在500℃時，CO₂與Li₄SiO₄接觸后生成Li₂CO₃；平衡后加熱至700℃，反應逆向進行放出CO₂，Li₄SiO₄再生，說明該原理的化學方程式是CO₂+Li₄SiO₄$?_{700℃}^{500℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃．
（3）利用反應A可將釋放的CO₂轉化為具有工業(yè)利用價值的產品．
反應A：CO₂+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{高溫}$CO+H₂+O₂
已知：如圖1所示，則反應A的熱化學方程式是CO₂（g）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）+O₂（g）△H=+524.8kJ•mol^-1．
（4）高溫電解技術能高效實現（3）中反應A，工作原理示意圖如圖2：
①電極b發(fā)生氧化（填“氧化”或“還原”）反應．
②CO₂在電極a放電的反應式是CO₂+2e^-═CO+O^2-．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳為酸性氣體，Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂與氧化性無關；
（2）根據題干信息，反應物為CO₂與Li₄SiO₄，生成物有Li₂CO₃，根據質量守恒進行解答；
（3）根據圖示反應Ⅰ和反應Ⅱ書寫熱化學反應方程式，構造目標方程式利用蓋斯定律解答；
（4）二氧化碳、水分別在a極得到電子發(fā)生還原反應生成一氧化碳、氫氣，同時生成氧離子；電極b氧離子失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣．

解答 解：（1）a．Li₂O、Na₂O、MgO均屬于堿性氧化物，均能吸收酸性氧化物CO₂，可在堿性氧化物中尋找吸收CO₂的其他物質，故a正確；
b．Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，鈉、鎂為ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找吸收CO₂的其他物質，故b正確；
c．Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，但它們都沒有強氧化性，且吸收二氧化碳與氧化還原無關，故c錯誤；
故答案為：ab；
（2）在500℃，CO₂與Li₄SiO₄接觸后生成Li₂CO₃，反應物為CO₂與Li₄SiO₄，生成物有Li₂CO₃，根據質量守恒可知產物還有Li₂SiO₃，所以化學方程式為：CO₂+Li₄SiO₄$?_{700℃}^{500℃}$ Li₂CO₃+Li₂SiO₃，
故答案為：CO₂+Li₄SiO₄$?_{700℃}^{500℃}$ Li₂CO₃+Li₂SiO₃；
（3）根據圖示反應Ⅰ：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol，根據圖示反應Ⅱ：CO₂（g）=CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+283.0KJ/mol，反應A：CO₂+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{高溫}$CO+H₂+O₂，為Ⅱ-Ⅰ所得，所以熱化學方程式為：CO₂（g）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）+O₂（g）△H=+524.8 kJ•mol^-1，
故答案為：CO₂（g）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）+O₂（g）△H=+524.8 kJ•mol^-1；
（4）①CO₂+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{高溫}$CO+H₂+O₂，二氧化碳中的碳元素化合價降低，被還原，水中的氫元素化合價降低被還原，反應物中的氧元素化合價升高，被氧化，失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣；
故答案為：氧化；
②二氧化碳在a極得到電子發(fā)生還原反應生成一氧化碳同時生成氧離子，反應電極反應式為CO₂+2e^-═CO+O^2-，
故答案為：CO₂+2e^-═CO+O^2-．

點評 本題主要考查了綜合利用CO₂，涉及熱化學反應、電化學、化學平衡影響因素等，較為綜合，題目難度中等．