题目内容
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，其装置示意图如图：
①在阳极区发生的反应包括和H++HCO3-═H2O+CO2↑、
②简述CO32-在阴极区再生的原理
（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℃，101KPa下：
H2（g）+
| 1 |
| 2 |
CH3OH（g）+
| 3 |
| 2 |
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）
（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
②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将
③A电极附近甲醇发生的电极反应式为
考点：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
专题：化学反应中的能量变化,电化学专题
分析：（1）①阳极上氢氧根离子放电生成氧气；
②碳酸氢根离子程度电离平衡、氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子；
（2）①根据盖斯定律计算；
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；
（3）①电子从负极沿导线流向正极；
②根据发生的电极反应生成物判断；
③A电极上甲醇失电子发生氧化反应．
②碳酸氢根离子程度电离平衡、氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子；
（2）①根据盖斯定律计算；
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；
（3）①电子从负极沿导线流向正极；
②根据发生的电极反应生成物判断；
③A电极上甲醇失电子发生氧化反应．
解答：
解：（1）①阳极上氢氧根离子放电生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e-═2H2O+O2↑，故答案为：4OH--4e-═2H2O+O2↑；
②HCO3-存在电离平衡：HCO3-?H++CO32-，阴极H+放电浓度减小平衡右移，CO32-再生；阴极H+放电OH-浓度增大，OH-与HCO3-反应生成CO32-，CO32-再生，
故答案为：HCO3-存在电离平衡：HCO3-?H++CO32-，阴极H+放电浓度减小，平衡右移，CO32-再生；阴极H+放电OH-浓度增大，OH-与HCO3-反应生成CO32-，CO32-再生；
（2）①H2（g）+
O2（g）═H2O（g）△H1=-242kJ/mol①
CH3OH（g）+
O2（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，
故答案为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-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，故答案为：从A到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，故答案为：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↑，故答案为：CH3OH+H2O-6e-═6H++CO2↑．
②HCO3-存在电离平衡：HCO3-?H++CO32-，阴极H+放电浓度减小平衡右移，CO32-再生；阴极H+放电OH-浓度增大，OH-与HCO3-反应生成CO32-，CO32-再生，
故答案为：HCO3-存在电离平衡：HCO3-?H++CO32-，阴极H+放电浓度减小，平衡右移，CO32-再生；阴极H+放电OH-浓度增大，OH-与HCO3-反应生成CO32-，CO32-再生；
（2）①H2（g）+
| 1 |
| 2 |
CH3OH（g）+
| 3 |
| 2 |
将方程式3①-②得CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=3×（-242kJ/mol）-（-676kJ/mol）=-50 kJ/mol，
故答案为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-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，故答案为：从A到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，故答案为：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↑，故答案为：CH3OH+H2O-6e-═6H++CO2↑．
点评：本题考查较综合，涉及原电池原理、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，难度中等．
练习册系列答案
相关题目
A是合成天然橡胶的单体，分子式为C5H8． 下列说法错误的是（ ）
A、A的结构简式为： |
| B、A→天然橡胶的反应类型为加聚反应 |
| C、天然橡胶属于线型高分子化合物 |
| D、天然橡胶具有热固性 |
下表中所列的都是烷烃，它们的一卤取代物均只有一种，分析下表中各项的排布规律，按此规律排布第8项应为（ ）
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | … |
| … | C2H6 | C5H12 | C8H18 | … | … | … | … |
| A、C36H74 |
| B、C48H9 |
| C、C80H162 |
| D、C106H214 |
（Ⅰ）已知四种无机化合物在水中和液氨中的溶解度（g/100g溶剂）为：
实验研究发现，硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低，甚至产生 NH+4．现有一定量铝粉和铁粉的混合物与一定体积某浓度 的稀硝酸充分反应，反应过程中无气体放出．在反应结束后的溶液中，逐滴加入 5mol?L-1的 NaOH溶液，所加 NaOH 溶液的体积（mL）与产生的沉淀的物质的量关系如图所示．则 在一容积可变的密闭容器中进行反应3Fe（s）+4H2O（g）?Fe3O4（s）+4H2（g），下列有关叙述不正确的是（ ）
| A、增加Fe的量，正反应速率不变 |
| B、将容器的体积缩小一半，正逆反应速率增大 |
| C、保持体积不变，充入Ne，正逆反应速率增大 |
| D、保持压强不变，充入Ne，正逆反应速率变小 |