Question

Ⅰ．甲醇是一种可再生燃料，它的沸点为64.7℃．有科学家提出：把含有过量CO²的空气吹入碳酸钾溶液中，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后得到甲醇，其构想流程如下：

试回答下列问题：
（1）写出吸收池中主要反应的化学方程式

 

．
（2）在2×10⁵pa、300℃合成塔中，若有440g CO₂与H₂恰好完全反应生成甲醇和水，放出495kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式

 

．
（3）甲醇的一个重要作用是可以制燃料电池，常用KOH作电解质溶液，负极的电极反应式为：

 

．
Ⅱ．二氧化氯（ClO₂）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂．
（1）工业上制备ClO₂的反应原理常采用：
2NaClO₃+4HCl=2C1O₂↑+Cl₂↑+2H₂O+2NaCl．若反应中产生0.1mol ClO₂，则转移电子的物质的量为

 

mol．
（2）目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺．
①如图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水铡取ClO₂．写出阳极产生ClO₂的电极反应式：

 

．

②电解一段时间．当阴极产生的气体体积为112mL（标准状况）时，停止电解．通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为

 

mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因

 

．
（3）ClO₂对污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明显的去除效果．某工厂污水中含CN^-，现用ClO₂将CN^-氧化，产物中有两种为气体，其离子反应方程式为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,热化学方程式,化学电源新型电池,电解原理

专题：基本概念与基本理论

分析：Ⅰ、（1）二氧化碳通入饱和碳酸钾溶液的吸收池中反应生成碳酸氢钾；
（2）反应方程式为CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH （g）+H₂O（g），结合对应的物质的物质的量以及放出的热量计算反应热；
（3）燃料电池是燃料在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应；依据氧化还原反应电子守恒和电荷守恒，注意电解质溶液的环境因素写出电极反应；
Ⅱ、（1）ClO₂是还原产物，氯元素的化合价由+5价降低为+4价，转移电子物质的量等于ClO₂的物质的量；
（2）①由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子；
②在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，根据n=

V

Vm

计算氢气的物质的量，根据电子转移守恒计算阳离子的物质的量，电解中H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动；
（3）ClO₂将CN^-氧化，只生成两种气体，应生成氮气与二氧化碳，同时生成氯离子；

解答： 解：Ⅰ、（1）二氧化碳通入饱和碳酸钾溶液的吸收池中反应生成碳酸氢钾，反应的方程式为K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃，故答案为：K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃；
（2）n（CO₂）=

440g

44g/mol

=10mol，可放出495 kJ的热量，反应的方程式为CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH （g）+H₂O（g），则生成1 mol CH₃OH放出热量49.5 kJ的热量，所以热化学方程式为CO₂（g）+3H₂（g）

催化剂   .

高温高压

CH₃OH （g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ?mol^-1，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）

催化剂   .

高温高压

CH₃OH （g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ?mol^-1；
（3）燃料电池是燃料在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应，依据氧化还原反应电子守恒和电荷守恒，碱性电解质溶液中电极反应为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O或：2CH₃OH+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+12H₂O，
故答案为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
Ⅱ、（1）ClO₂是还原产物，氯元素的化合价由+5价降低为+4价，转移电子物质的量为0.1mol×（5-4）=0.1mol，
故答案为：0.1；
（2）①由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
故答案为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；
②在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，氢气的物质的量为

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，故交换膜的阳离子的物质的量为0.005mol×2=0.01mol，电解中阴极H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，溶液的pH增大，
故答案为：0.01；在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，OH^-浓度增大，pH增大；
（3）ClO₂将CN^-氧化，只生成两种气体，应生成氮气与二氧化碳，同时生成氯离子，反应离子方程式为：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-，
故答案为：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-；

点评：本题考查较为综合，涉及物质的分离、制备、热化学方程式的书写、化学平衡的移动以及电化学、平衡计算、氧化还原反应、常用化学用语、电解原理、化学计算等等问题，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高考常见题型，难度中等，注意相关知识的把握．是对学生综合能力的考查，需要学生具有扎实的基础与分析解决问题的能力．