题目内容
【题目】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1，溶液pH=___。
（室温下，H2CO3的K1=4×107；K2=5×1011）
（2）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键 | C—H | C=O | H—H | C |
键能/kJ·mol1 | 413 | 745 | 436 | 1075 |
则该反应的ΔH=___。分别在VL恒温密闭容器A（恒容）、B（恒压，容积可变）中，加入CH4和CO2各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是___（填“A”或“B”）。
②按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900℃的原因是___。
（3）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的正极反应式：6O2+6e=6O2 6CO2+6O2=3C2O42+6O2
反应过程中O2的作用是___。该电池的总反应式：___。
【答案】10 +120kJ·mol-1 B 900℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低 催化剂 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3
【解析】
(1) K2=
=5×10-11，且所得溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，据此计算溶液pH；
(2)①该反应的△H=反应物总键能-生成物总键能；该反应的正反应是气体物质的量增大的反应，增大压强平衡逆向移动，A在反应过程中压强在不断增大、B在反应过程中压强不变；
②900℃时合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，且升高温度耗能较大；
(3)该原电池中Al作负极，失电子生成铝离子；在正极的反应式中，在第一个反应中作反应物、在第二个反应中作生成物；在得失电子相同条件下，正负极电极反应式相加即得电池反应式。
(1) K2==5×10-11，且所得溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，c(H+)=
=5×1011×2=1×1010，则pH=10；
(2)①该反应的△H=反应物总键能生成物总键能=[4×413+2×7452×10752×436]kJ/mol=+120kJ/mol；该反应的正反应是气体物质的量增大的反应，增大压强平衡逆向移动，A在反应过程中压强在不断增大、B在反应过程中压强不变，所以A相当于B来说是增大压强，平衡逆向移动，所以A中反应物转化率小于B，则两容器中反应达平衡后吸收的热量较多的是B；
②根据图知，900℃时合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，且升高温度耗能较大，经济效益降低，温度低时合成气产率降低且反应速率降低；
(3)该原电池中Al作负极，失电子生成铝离子，电极反应式为Al3e=Al3+；在正极的反应式中，在第一个反应中作反应物、在第二个反应中作生成物，所以氧气在反应中作催化剂；在得失电子相同条件下，正负极电极反应式相加即得电池反应式，电池反应式为2Al+6CO2=Al2(C2O4)3。
