题目内容

（12分）

为减小和消除CO2对环境的影响，有科学家提出“绿色自由”构想。即先把空气吹人碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，并使之变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下：

（1）写出分解池中反应的化学方程式                     。

（2）在合成塔中，当有4．4kg CO2与足量H2完全反应，可放出热量4947 kJ，写出合成塔中反应的热化学方程式                              。

（3）写出以氢氧化钾为电解质的甲醇燃料电池的负极反应式                   。

     当电子转移为         mol时，参加反应的氧气的体积是6．72L（标准状况下）。

（4）在体积为l L的密闭容器中，充人1mol CO2和3molH2在500°C下发生反应。有关物质的浓度随时问变化如下图所示。

①从反应开始到平衡，H2的平均反应速率v（H2）=             。

②若其他条件不变，只将温度提高到800°C，再次达平衡时，n（CH3OH）/n（CO2）比值                （填“增大”、“减小”或“不变”）。

 

【答案】

 

（1）2KHCO3 K2CO3+H2O+CO2↑

（2）CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g） △H=-49.47kJ/mol

（3）CH3OH+8OH—6e-=CO2-3+6H2O；  1.2mol

（4）①0.225mol/（L·min）；②减小

【解析】

 

练习册系列答案
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（2012?信阳二模）如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视．为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究．
（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2L的密闭容器中，充入1mol CO2和3.25mol H2在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH（g）和H2O（g）的物质的量（n）随时间变化如右图所示：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=
0.1125mol/（L?min）
0.1125mol/（L?min）
．
②下列措施中一定不能使CO2的转化率增大的是
ACD
ACD
．
A．在原容器中再充入1mol CO2        B．在原容器中再充入1mol H2
C．在原容器中充入1mol氦气         D．使用更有效的催化剂
E．缩小容器的容积                  F．将水蒸气从体系中分离
（2）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH=5.6，c（H2CO3）=1.5×10-5mol/L．若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3?HCO3-+H+的电离平衡常数K=
4.2×10-7
4.2×10-7
．（已知：10-5.6=2.5×10-6）．
（3）标准状况下，将4.48L CO2通入200mL 1.5mol/L的NaOH溶液，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为
c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）
c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）
．
（4）如图是甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，则a处通入的是
甲醇
甲醇
（填“甲醇”或“氧气”），其电极上发生的电极反应式为
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
．
（5）已知，常温下Ksp（AgCl）=2.0×10-10，Ksp（AgBr）=5.4×10-13．向AgNO3溶液中加入KBr和KCl，当两种沉淀共存时，溶液中c（Br-）和c（Cl-）的比值为
2.7×10-3
2.7×10-3
．
2011年12月13日，加拿大正式宣布将退出《京都议定书》，这使CO2的排放问题再次成为了热点．当空气中CO2的体积分数超过0.050%时，会引起明显的温室效应．为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究．
I．最近有科学家提出“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，在一定条件下与H2反应，使之变为可再生燃料甲醇．其流程如图1所示：

①上述流程中碳酸钾溶液所起的作用是
吸收或富集二氧化碳
吸收或富集二氧化碳
．
②在分解池中发生的反应为
2KHCO3
  △  
.
 
K2CO3+CO2↑+H2O
2KHCO3
  △  
.
 
K2CO3+CO2↑+H2O
（写出化学方程式）．
Ⅱ．碳酸钾是重要的无机化工、医药、轻工原料之一，主要用于医药、玻璃、染料等工业，可用作气体吸附剂，干粉灭火剂，橡胶防老剂等．
已知：CO2、碳酸盐、碳酸氢盐的部分性质如下：
CO2（过量）+OH-═HCO3-  HCO3-+OH-═CO32-+H2O
CO32-与H+反应生成CO2分两步：
CO32-+H+═HCO3-；   HCO3-+H+═H2O+CO2↑
①小王同学在实验室用如图2所示的装置和药品制取K2CO3溶液．他所制得的溶液中可能含有的杂质是
碳酸氢钾或氢氧化钾
碳酸氢钾或氢氧化钾
．
②现有100ml氢氧化钾溶液，请你设计一方案，使其尽可能完全转化为碳酸钾溶液（只需列出实验步骤）
通入过量的二氧化碳使其充分反应，然后蒸发结晶得到碳酸氢钾，再将所得固体加热分解，将分解后的固体溶于水
通入过量的二氧化碳使其充分反应，然后蒸发结晶得到碳酸氢钾，再将所得固体加热分解，将分解后的固体溶于水
．
③该同学在数字实验室中用传感器对碳酸钾和碳酸氢钾的混合物样品进行成分测定，他分别称取三份不同质量的混合物样品，配成稀溶液，然后分别逐滴加入相同浓度的50ml硫酸，测得如下数据：
实验编号 1 2 3
混合物的质量/g 3.76 4.70 8.46
硫酸溶液的体积/mL 50.00 50.00 50.00
生成二氧化碳的物质的量/mol 0.03 0.0375 0.03
试计算：该混合固体中K2CO3与KHCO3的物质的量之比是
2：1
2：1
；所用硫酸的物质的量浓度为
0.75
0.75
mol?L-1．
（2011?广东模拟）为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究．最近有科学家提出“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，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇．“绿色自由”构想技术流程如下：

（1）在合成塔中，若有4.4kg CO2与足量H2恰好完全反应，可放出4947kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式是
CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ/mol
CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ/mol
．
（2）以甲醇为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2，负极通入甲醇，在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳．该电池负极发生的反应是：
CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+
则正极发生的反应是
O2+4H++4e-=2H2O
O2+4H++4e-=2H2O
；放电时，H+移向电池的
正
正
（填“正”或“负”）极．
（3）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH=5.6，c（H2CO3）=1.5×10-5 mol?L-1．若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3?HCO3-+H+的平衡常数K=
4.2×10-7mol?L-1
4.2×10-7mol?L-1
．（已知：10-5.6=2.5×10-6）
（4）常温下，0.1mol?L-1NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c（H2CO3）
＞
＞
c（CO32-） （填“＞”、“=”或“＜”），原因是
溶液存在平衡HCO3-?CO32-+H+、HCO3-+H2O?H2CO3+OH-，而HCO3-的水解程度大于电离程度
溶液存在平衡HCO3-?CO32-+H+、HCO3-+H2O?H2CO3+OH-，而HCO3-的水解程度大于电离程度
（用离子方程式和必要的文字说明）．
（5）小李同学拟用沉淀法测定空气中CO2的体积分数，他查得CaCO3、BaCO3的溶度积（Ksp）分别为4.96×10-9、2.58×10-9．小李应该选用的试剂是
Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液）
Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液）
．
通常情况下空气中CO2的体积分数为0.030%，当空气中CO2的体积分数超过0.050%时，会引起明显的温室效应．为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究．
（1）目前，用超临界CO2（其状态介于气态和液态之间）代替氟利昂作致冷剂已成为一种趋势，这一做法对环境的积极意义在于
保护臭氧层
保护臭氧层
．
（2）利用二氧化碳制造全降解塑料，可以缓解温室效应．已知过氧键（-O-O-）不稳定，请写出环氧乙烷与CO2通过加聚制造全降解塑料的化学方程式：
．
（3）CCTV《科技博览》报道：2004年3月中科院首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳（CO2）n．下列相关说法合理的是
A
A
．
A．聚二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的
B．聚二氧化碳塑料与干冰互为同分异构体
C．聚二氧化碳塑料与干冰都是纯净物
D．聚二氧化碳塑料的使用会产生白色污染
（4）最近有科学家提出“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，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇．“绿色自由”构想技术流程如下：

①分解池中反应的化学方程式为
2KHCO3
  △  
.
 
K2CO3+CO2↑+H2O
2KHCO3
  △  
.
 
K2CO3+CO2↑+H2O
．
②在合成塔中，若有4.4kgCO2与足量H2恰好完全反应，可放出4947kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程
CO2（g）+3H2（g）
催化剂
.
高温高压
CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ?mol-1
CO2（g）+3H2（g）
催化剂
.
高温高压
CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ?mol-1
．
（5）小李同学拟用沉淀法测定空气中CO2的体积分数，为了提高测量的精确度，小李应该选用的试剂为
B或D
B或D
（填序号）．
A．Ca（OH）2      B．Ba（OH）2       C．BaCl2      D． BaCl2和NaOH．
（2010?宣武区二模）为减小和消除CO2对环境的影响，有科学家提出“绿色自由”构想．即先把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，并使之变为可再生燃料甲醇．“绿色自由”构想技术流程如下：
（1）写出分解池中反应的化学方程式
2KHCO3
  △  
.
 
K2CO3+H2O+CO2↑
2KHCO3
  △  
.
 
K2CO3+H2O+CO2↑
．
（2）在合成塔中，当有4.4kg CO2与足量H2完全反应，可放热4947kJ，写出合成塔中反应的热化学方程式
CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ/mol
CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ/mol
．
（3）写出以氢氧化钾为电解质的甲醇燃料电池的负极反应式
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
．
当电子转移为
1.2
1.2
 mol时，参加反应的氧气的体积是6.72L（标准状况下）．
（4）在容积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500℃下发生反应．有关物质的浓度随时间变化如图所示．

①从反应开始到平衡，H2的平均反应速率v（H2）=
0.225 mol/（L?min）
0.225 mol/（L?min）
．
②若其它条件不变，只将温度提高到800℃，再次达平衡时，
n(CH3OH)
n(CO2)
比值
减小
减小
（填“增大”、“减小”或“不变”）．

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