题目内容

(2010?崇文区一模)最近科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇.“绿色自由”构想技术流程如图1所示:

(1)分解池中发生分解反应的物质是
KHCO3
KHCO3

(2)在合成塔中,若有2.2kg CO2与足量H2恰好完全反应,生成气态的水和甲醇,可放出2473.5kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式
CO2(g)+3H2(g)=H2O(g)+CH3OH(g)△H=-49.47kJ/mol
CO2(g)+3H2(g)=H2O(g)+CH3OH(g)△H=-49.47kJ/mol

(3)①从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,而实际生产中采用300℃的温度,原因之一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是
考虑反应快慢
考虑反应快慢

②从合成塔中分离出甲醇的原理与下列哪个相符
c
c
(选填字母).
a.过滤b.分液c.蒸馏
③“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”,上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外,还包括
高温水蒸气
高温水蒸气

(4)图2是甲醇燃料电池的结构示意图.已知电池总反应为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O.通入a-端的电极是
负极
负极
(填“正极”或“负极”),负极发生的电极反应是
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
分析:(1)根据碳酸氢钾受热分解的化学性质解答;
(2)计算出生成1mol甲醇放出的热量,即可写出反应的热化学方程式,书写热化学反应方程式时还应注意物质状态、反应热的正负号以及单位;
(3)①工业生产条件选择要考虑转化率、反应速率、对催化剂的影响、材料、成本等多方面综合考虑;
②从合成塔出来的主要为甲醇与水的混合液,甲醇与水互溶,沸点相差大;
③由流程图可以找出循环利用的物质;
(4)负极上燃料甲醇失电子发生氧化反应,正极上是氧化剂得电子发生还原反应.
解答:解:(1)高温水蒸气,碳酸氢钾受热可分解成碳酸钾、二氧化碳和水,方程式为:2KHCO3
  △  
.
 
K2CO3+H2O+CO2↑,故答案为:KHCO3
(2)2.2kgCO2的物质的量为:n=
m
M
=
2200g
44g/mol
=50mol,则1 mol CO2与氢气合成甲醇放出热量为:
2473.5kJ
50mol
=49.47kJ/mol,则合成塔中发生反应的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.47kJ?mol-1
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=H2O(g)+CH3OH(g)△H=-49.47kJ/mol;
(3)①从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,但温度越高,反应越快,所以实际生产中采用300°C的温度,是因为在用300°C时,催化剂活性最大,反应速率最快,故采用此温度,
故答案为:考虑反应快慢;
②从合成塔出来的主要为甲醇与水的混合液,甲醇与水互溶,沸点相差大,可用蒸馏的方法分离,故答案为:c;
③从反应流程来看,分解池需要高温水蒸气,而合成塔温度在300°C,故分离出甲醇后,水蒸气可循环利用,故答案为:高温水蒸气;
(4)燃料电池中,负极上是燃料失电子发生氧化反应,正极上是氧化剂得电子发生还原反应,通过图片知,氢离子从左向右移动,说明a处通入的是甲醇,甲醇反应生成氢离子,电极反应式为:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+,氢离子到达b处和氧气反应生成水,所以b处通入的物质是氧气,氧气得电子发生还原反应,
故答案为:负极;CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
点评:本题为综合题,考查了热化学方程式的书写,电极反应式的书写,催化剂的影响因素等知识点,掌握基础知识并熟练运用这些知识是解答的关键,题目难度中等.
练习册系列答案
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(2010?崇文区一模)四种短周期元素A、B、C、D的性质或结构信息如下:
信息①原子半径大小:A>B>C>D
信息②四种元素之间形成的某三种分子的比例模型及部分性质:

请根据上述信息回答下列问题.
(1)B元素在周期表中的位置
第2周期IVA族
第2周期IVA族
,请写出BC2分子的电子式

(2)A所在周期中,E元素的单质还原性最强,F元素的某些盐类常用作净水剂.E单质与甲反应有化合物X生成.请写出以下两个反应的离子方程式.
①A元素的单质与物质甲发生的反应
Cl2+H2O=H++Cl-+HClO
Cl2+H2O=H++Cl-+HClO

②F、C两种元素组成的化合物Y可作为高温结构陶瓷材料,X与Y两种化合物在溶液中发生的反应
Al2O3+2OH-═2AlO-2+H2O
Al2O3+2OH-═2AlO-2+H2O

(3)物质丁的元素组成和甲相同,丁分子具有18电子结构.向盛有一定浓度丁溶液的试管中,逐滴加入用少量稀硫酸酸化的硫酸亚铁溶液.滴加过程中的现象是:
①浅绿色溶液变成深棕黄色,②有少量气泡出现(经验证是氧气),片刻后反应变得剧烈,并放出较多热量,继续滴加溶液,静置一段时间,③试管底部出现红褐色沉淀.向浊液中再滴入稀硫酸,沉淀溶解,溶液呈黄色.请用化学方程式或离子方程式及必要的文字解释①、②、③中加点的字.①
发生反应2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,浅绿色Fe2+被过氧化氢氧化成黄色Fe3+
发生反应2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,浅绿色Fe2+被过氧化氢氧化成黄色Fe3+
过氧化氢分解可产生氧气,常温时反应2H2O2=2H2O+O2↑较慢,因而开始气泡少;受热并且被逐渐增多的Fe3+催化,使反应速率加快而剧烈
过氧化氢分解可产生氧气,常温时反应2H2O2=2H2O+O2↑较慢,因而开始气泡少;受热并且被逐渐增多的Fe3+催化,使反应速率加快而剧烈
溶液中存在平衡Fe3++2H2O?Fe(OH)3+3H+,反应①使c(H+)降低且反应②放热,平衡正向移动,当水解出的Fe(OH)3较多时就聚集为沉淀
溶液中存在平衡Fe3++2H2O?Fe(OH)3+3H+,反应①使c(H+)降低且反应②放热,平衡正向移动,当水解出的Fe(OH)3较多时就聚集为沉淀

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