题目内容
【题目】“神舟七号”成功登天标志着我国的航天事业进入了新的篇章。
(1)某空间站局部能量转化系统如下图所示,其中燃料电池采用KOH溶液为电解液,燃料电池放电时的负极反应式为___________________________________。如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6 L(已折算成标况)气体,则该段时间内水电解系统中转移电子的物质 的量为_________mol。
(2)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离出CO2,还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现转化2CO2 =2CO+O2,CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O,则阴极反应式为________________________。
【答案】H2-2e-+2OH-=H2O 2 CO2+2e-+H2O = CO+2OH-
【解析】
(1)根据空间站能量转化系统局部示意图可知,向日面时发生水的分解反应,背日面时发生氢气和氧气生成水的电池反应;
(2)由题意可知,该装置为电解池,碱性条件下,阴极上二氧化碳得电子发生还原反应生成CO。
(1)碱性氢氧燃料电池中,负极上氢气失电子发生氧化反应生成水,电极反应式为H2-2e-+2OH-=H2O;电解水生成氢气和氧气的体积之比为2:1,则混合气体中生成氧气体积为×33.6L=11.2L,转移电子物质的量为
×4=2mol;故答案为:H2-2e-+2OH-=H2O;2;
(2)由题意可知,该装置为电解池,碱性条件下,阴极上二氧化碳得电子发生还原反应生成CO,电极反应式为 CO2+2e-+H2O=CO+2OH-,故答案为:CO2+2e-+H2O=CO+2OH-。
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【题目】(10分)含碳物质的价值型转化,有利于“减碳”和可持续性发展,有着重要的研究价值。请回答下列问题:
(1)已知CO分子中化学键为C≡O。相关的化学键键能数据如下:
化学键 | H—O | C≡O | C=O | H—H |
E/(kJ·mol1) | 463 | 1075 | 803 | 436 |
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=___________kJ·mol1。下列有利于提高CO平衡转化率的措施有_______________(填标号)。
a.增大压强 b.降低温度
c.提高原料气中H2O的比例 d.使用高效催化剂
(2)用惰性电极电解KHCO3溶液,可将空气中的CO2转化为甲酸根(HCOO),然后进一步可以制得重要有机化工原料甲酸。CO2发生反应的电极反应式为________________,若电解过程中转移1 mol电子,阳极生成气体的体积(标准状况)为_________L。
(3)乙苯催化脱氢制取苯乙烯的反应为:(g)+CO2(g)
(g)+CO(g)+H2O(g),其反应历程如下:
①由原料到状态Ⅰ____________能量(填“放出”或“吸收”)。
②一定温度下,向恒容密闭容器中充入2 mol乙苯和2 mol CO2,起始压强为p0,平衡时容器内气体总物质的量为5 mol,乙苯的转化率为_______,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=_______。[气体分压(p分)=气体总压(p总)×气体体积分数]
③乙苯平衡转化率与p(CO2)的关系如下图所示,请解释乙苯平衡转化率随着p(CO2)变化而变化的原因________________________________________________。