Question

【題目】CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義。回答下列問題：

（1）CO2可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1，溶液pH=___。

（室溫下，H2CO3的K1=4×107；K2=5×1011）

（2）CO2與CH4經(jīng)催化重整，制得合成氣：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

①已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學鍵	C—H	C=O	H—H	CO(CO)
鍵能/kJ·mol1	413	745	436	1075

則該反應(yīng)的ΔH=___。分別在VL恒溫密閉容器A（恒容）、B（恒壓，容積可變）中，加入CH4和CO2各1mol的混合氣體。兩容器中反應(yīng)達平衡后放出或吸收的熱量較多的是___（填“A”或“B”）。

②按一定體積比加入CH4和CO2，在恒壓下發(fā)生反應(yīng)，溫度對CO和H2產(chǎn)率的影響如圖3所示。此反應(yīng)優(yōu)選溫度為900℃的原因是___。

（3）O2輔助的Al～CO2電池工作原理如圖4所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。

電池的正極反應(yīng)式：6O2+6e=6O2 6CO2+6O2=3C2O42+6O2

反應(yīng)過程中O2的作用是___。該電池的總反應(yīng)式：___。

Answer 1

【答案】10 +120kJ·mol-1 B 900℃時，合成氣產(chǎn)率已經(jīng)較高，再升高溫度產(chǎn)率增幅不大，但能耗升高，經(jīng)濟效益降低 催化劑 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3

【解析】

(1) K2==5×10-11，且所得溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，據(jù)此計算溶液pH；

(2)①該反應(yīng)的△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，增大壓強平衡逆向移動，A在反應(yīng)過程中壓強在不斷增大、B在反應(yīng)過程中壓強不變；

②900℃時合成氣產(chǎn)率已經(jīng)較高，再升高溫度產(chǎn)率增幅不大，且升高溫度耗能較大；

(3)該原電池中Al作負極，失電子生成鋁離子；在正極的反應(yīng)式中，在第一個反應(yīng)中作反應(yīng)物、在第二個反應(yīng)中作生成物；在得失電子相同條件下，正負極電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式。

(1) K2==5×10-11，且所得溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，c(H+)==5×1011×2=1×1010，則pH=10；

(2)①該反應(yīng)的△H=反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能=[4×413+2×7452×10752×436]kJ/mol=+120kJ/mol；該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，增大壓強平衡逆向移動，A在反應(yīng)過程中壓強在不斷增大、B在反應(yīng)過程中壓強不變，所以A相當于B來說是增大壓強，平衡逆向移動，所以A中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率小于B，則兩容器中反應(yīng)達平衡后吸收的熱量較多的是B；

②根據(jù)圖知，900℃時合成氣產(chǎn)率已經(jīng)較高，再升高溫度產(chǎn)率增幅不大，且升高溫度耗能較大，經(jīng)濟效益降低，溫度低時合成氣產(chǎn)率降低且反應(yīng)速率降低；

(3)該原電池中Al作負極，失電子生成鋁離子，電極反應(yīng)式為Al3e=Al3+；在正極的反應(yīng)式中，在第一個反應(yīng)中作反應(yīng)物、在第二個反應(yīng)中作生成物，所以氧氣在反應(yīng)中作催化劑；在得失電子相同條件下，正負極電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式，電池反應(yīng)式為2Al+6CO2=Al2(C2O4)3。