Question

【题目】综合利用CO2对环境保护及能开发意义重大。

（1）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是______________。

a. 可在碱性氧化物中寻找

b. 可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找

c. 可在具有强氧化性的物质中寻找

（2）Li2O吸收CO2后，产物用于合成Li4SiO4，Li4SiO4用于吸收、释放CO2。原理是：在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，说明该原理的化学方程式是__________________________。

（3）利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。

反应A：CO2+H2OCO+H2+O2，已知：

反应A的热化学方程式是___________________________。用稀氨水喷雾捕集CO2最终可得产品NH4HCO3．在捕集时，气相中有中间体NH2COONH4（氨基甲酸铵）生成．现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容的密闭真空容器中，分别在不同温度下进行反应：NH2COONH4（s）2NH3（g）+CO2（g）．实验测得的有关数据见上表．（ t1＜t2＜t3）氨基甲酸铵分解反应是________反应（“放热”、“吸热”）．在15℃，此反应的化学平衡常数为：__________．

（4）高温电解技术能高效实现（3）中反应A，工作原理示意图如下：

① 电极b发生______________（填“氧化”或“还原”）反应。

② CO2在电极a放电的反应式是___________________________。

Answer 1

【答案】a、b CO2 + Li4SiO4 Li2CO3 + Li2SiO3 CO2（g) + H2O（g) = CO（g) + H2（g) +O2（g) ΔH = +524.8 kJ·mol-1 吸热 4×10﹣6 氧化 CO2 + 2e- = CO + O2-

【解析】

（1）二氧化碳为酸性气体，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2与氧化性无关，据此解题；

（2）在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3和另一种盐，该盐为Li2SiO3，据此书写反应原理方程式；
（3）根据图示反应Ⅰ和反应Ⅱ书写热化学反应方程式，构造目标方程式利用盖斯定律解答；

（4）根据表中温度对生产气体的浓度的影响分析；根据表中数据结合平衡常数的表达式求出反应NH2COONH4（s）2NH3（g）+CO2（g）的平衡常数；

（5）电极b氧离子失去电子发生氧化反应生成氧气；二氧化碳、水分别在a极得到电子发生还原反应生成一氧化碳、氢气，同时生成氧离子；

（1）a. Li2O、Na2O、MgO均属于碱性氧化物,均能吸收酸性氧化物CO2，可在碱性氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故a项正确；

b. Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，钠、镁为ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA和ⅡA族元素形成的氧化物中寻找吸收CO2的其他物质，故b项正确；

c. Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它们都没有强氧化性，且吸收二氧化碳与氧化还原无关，故c项错误；

故答案为：a、b；

（2）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，所以化学方程式为：CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3，
故答案为：CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3；

（3）根据图像可知，反应I的热化学方程式可表示为：H2(g) + O2(g) = H2O(g) ΔH = -241.8 kJ·mol-1 ①，同理可得反应II的热化学方程式可表示为：CO2(g) = CO(g) +O2(g) ΔH = +283.0 kJ·mol-1 ②，则根据盖斯定律可知， ②-①得CO2(g) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) +O2(g)，其反应热ΔH = +283.0 kJ·mol-1-（-241.8 kJ·mol-1）= +524.8 kJ·mol-1，则反应A的热化学方程式为：CO2(g) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) +O2(g) ΔH = +524.8 kJ·mol-1，

故答案为：CO2(g) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) +O2(g) ΔH = +524.8 kJ·mol-1；

（4）从表中数据可以看出，随着温度升高，气体的总浓度增大，平衡正向移动，则该反应为吸热反应；从反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)可知，氨气与二氧化碳按物质的量之比为2:1生成，表中显示在15℃、t2时达到平衡，气体总浓度为3×102 mol/L，则c(NH3) = 3×102 mol/L×= 2×102 mol/L，c(CO2) = 3×102 mol/L×= 1×102 mol/L，所以K=c2(NH3)×c(CO2) = (2×102 mol/L)2×1×102 mol/L = 4×106，

故答案为：吸热；4×106；

（5）①CO2+H2OCO+H2+O2，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在电极b附近生成氧气，即电极b发生氧化反应；
故答案为：氧化；
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-，
故答案为：CO2+2e-═CO+O2-。