Question

【题目】综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。

（1） Li4SiO4可用于富集得到高浓度CO2。原理是：在500℃，低浓度CO2与Li4SiO4接触后生成两种锂盐；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出高浓度CO2，Li4SiO4再生。700℃时反应的化学方程式为_________________________________。

（2） 固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2和H2O，既可高效制备合成气(CO＋H2)，又可实现CO2的减排，其工作原理如右图。

① b为电源的________(填“正极”或“负极”)。

② 写出电极c发生的电极反应式： __________ ______、 __________________ ______。

（3）电解生成的合成气在催化剂作用下发生如下反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。对此反应进行如下研究：

某温度下在一恒压容器中分别充入1.2 mol CO和1 mol H2，达到平衡时容器体积为2 L，且含有0.4 mol CH3OH(g)，则该反应平衡常数值为________，此时向容器中再通入0.35 mol CO气体，则此平衡将________(填“向正反应方向”“不”或“向逆反应方向”)移动。

（4） 已知：

若甲醇的燃烧热为ΔH3，试用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)＋2H2(g) CH3OH(l)的ΔH，

则ΔH＝______ ____。

（5）利用太阳能和缺铁氧化物[如Fe0.9O]可将廉价CO2热解为碳和氧气，实现CO2再资源化，转化 过程如下图所示，若用1 mol缺铁氧化物[Fe0.9O]与足量CO2完全反应可生成________mol C(碳)。

Answer 1

【答案】（1） Li2CO3＋Li2SiO3 CO2＋Li4SiO4

（2）① 正极； ② CO2＋2e－===CO＋O2－；H2O＋2e－===H2＋O2－

（3）50； 向逆反应方向 （4）ΔH＝2ΔH1－ΔH2－ΔH3 （5）0.1

【解析】

试题分析：（1）在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒可知产物还有Li2SiO3，所以700℃时反应的化学方程式为：Li2CO3+Li2SiO3CO2+Li4SiO4，故答案为：Li2CO3+Li2SiO3CO2+Li4SiO4；

（2）①CO2+H2OCO+H2+O2，二氧化碳中的碳元素化合价降低，被还原，水中的氢元素化合价降低被还原，反应物中的氧元素化合价升高，被氧化，失去电子发生氧化反应生成氧气，所以电极d为阳极，所以b为电源的正极，故答案为：正极；

②二氧化碳在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳同时生成氧离子，反应电极反应式为：CO2+2e-═CO+O2-，水中的氢元素化合价降低被还原，电极反应式为：H2O

+2e-=H2+O2-，故答案为：CO2+2e-═CO+O2-；H2O+2e-=H2+O2-；

（3） CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始：1.2mol 1mol 0

转化：0.4mol 0.8mol 0.4mol

平衡：0.8mol 0.2mol 0.4mol

所以：k==50(mol/L)-2，

此时向容器中再通入0.35molCO气体，假设平衡不移动时，此时容器体积为：2L×=2.5L，则浓度商Qc==54.3，大于平衡常数50，平衡向逆反应方向移动，故答案为：50；逆反应方向；

（4）由图反应Ⅰ可知H2(g)+O2(g)=H2O(l)，△H1；由反应Ⅱ可知：CO2(g)=CO(g)+O2(g)，△H2；若甲醇的燃烧热为△H3，所以CH3OH(g)+O2(g)=2H2O(l)+CO2(g)，△H3；所以盖斯定律，目标反应为：△H=2△H1-△H2-△H3，故答案为：:△H=2△H1-△H2-△H3；

（5）依据图示得到化学方程式为：Fe0.9O+0.1CO2=xC+Fe3O4，依据碳原子守恒得到x=0.1，故答案为：0.1。