Question

人类活动产生的CO₂长期积累，威胁到生态环境，其减排问题受到全世界关注。

（1）工业上常用高浓度的K₂CO₃ 溶液吸收CO₂，得溶液X，再利用电解法使K₂CO₃溶液再生，其装置示意图如下：

在阳极区发生的反应包括                     和H ⁺+ HCO₃^- == H₂O + CO₂↑。

（2）再生装置中产生的CO₂和H₂在一定条件下反应生成甲醇等产物，工业上利用该反应合成甲醇。

已知：25 ℃，101 KPa下：

H₂(g) + O₂(g) === H₂O(g)  Δ H₁= —242 kJ·mol^－1

CH₃OH(g) +O₂(g) === CO₂ (g) + 2 H₂O(g)  Δ H₂= —676 kJ·mol^－1

① 写出CO₂和H₂生成气态甲醇等产物的热化学方程式                       。

② 下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图，其中正确的是      （填字母序号）。

a                  b                   c                   d

（3）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：

①该电池外电路电子的流动方向为            （填写“从A到B”或“从B到A”）。

②A电极附近甲醇发生的电极反应式为             。

Answer 1

【知识点】原电池和电解池的工作原理；用盖斯定律进行有关反应热的计算．   F5

【答案解析】（1）4OH ^- - 4e^- == 2H₂O + O₂↑（2分）

（2）①CO₂(g) + 3H₂(g) == CH₃OH(g) + H₂O(g)  △H = —50 kJ·mol^－1（2分）   ② a（1分）

（3） ①从A到B（1分）      ②CH₃OH + H₂O - 6e^- == 6H⁺+ CO₂↑（2分）

   解析: （1）①阳极上应该是氢氧根离子放电生成氧气和水，电极反应式为

4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；

（2）①H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol①
CH₃OH（g）+3/2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol②
将方程式3①-②得

CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=3×（-242kJ/mol）-（-676kJ/mol）=-50 kJ/mol；②该反应是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，物质越稳定，其能量越小，所以液态物质的能量小于气态物质，则符合条件的图象是a，故选a；
（3）①该燃料电池中，甲醇失电子发生氧化反应，所以A是负极，B是正极，电子从负极A流向正极B； ②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，溶液浓度变小，所以溶液的pH变大；③A电极上甲醇失电子和水反应生成氢离子和二氧化碳，电极反应式为：

CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑。

【思路点拨】本题考查了原电池原理、盖斯定律、电解原理等知识点，根据燃料电池中正负极发生的电极反应、盖斯定律的内涵、电解池中离子放电顺序来分析解答，难点是电极反应式的书写，综合性较强，难度中等。