Question

為減小和消除CO₂對環(huán)境的影響，有科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想．即先把空氣吹入碳酸鉀溶液，然后再把CO₂從溶液中提取出來，并使之變?yōu)榭稍偕�燃料甲醇．“綠色自由”構(gòu)想技術(shù)流程如下：
（1）寫出分解池中反應(yīng)的化學(xué)方程式______．
（2）在合成塔中，當(dāng)有4.4kg CO₂與足量H₂完全反應(yīng)，可放熱4947kJ，寫出合成塔中反應(yīng)的熱化學(xué)方程式______．
（3）寫出以氫氧化鉀為電解質(zhì)的甲醇燃料電池的負極反應(yīng)式______．
當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為______ mol時，參加反應(yīng)的氧氣的體積是6.72L（標準狀況下）．
（4）在容積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500℃下發(fā)生反應(yīng)．有關(guān)物質(zhì)的濃度隨時間變化如圖所示．

①從反應(yīng)開始到平衡，H₂的平均反應(yīng)速率v（H₂）=______．
②若其它條件不變，只將溫度提高到800℃，再次達平衡時，比值______（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

解：（1）二氧化碳和飽和的碳酸鉀溶液反應(yīng)生成碳酸氫鉀，碳酸氫鉀不穩(wěn)定，加熱時分解生成碳酸鉀、二氧化碳和水，所以方程式為2KHCO₃K₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
故答案為：2KHCO₃K₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（2）4.4kgCO₂的物質(zhì)的量是100mol，100mol二氧化碳和足量氫氣反應(yīng)放出4947KJ熱量，所以1mol二氧化碳和足量氫氣反應(yīng)放出49.47KJ熱量，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為CO_2（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.47KJ/mol．
故答案為：CO_2（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.47KJ/mol．
（3）甲醇燃料堿性電池中，甲醇在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；參加反應(yīng)的氧氣的體積是6.72L（標準狀況下）物質(zhì)的量為0.3mol，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為1.2mol；
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O； 1.2；
（4）①圖象分析，甲醇表示的反應(yīng)速率==0.075mol/L?min；依據(jù)化學(xué)方程式CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）計算得到氫氣表示的反應(yīng)速率=0.075mol/L?min×3=0.225 mol/（L?min）；
故答案為：0.225 mol/（L?min）；
②反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若其它條件不變，只將溫度提高到800℃，平衡逆向進行，再次達平衡時比值減小；
故答案為：減小；
分析：（1）碳酸氫鉀不穩(wěn)定，加熱時分解生成碳酸鉀和二氧化碳、水；
（2）4.4kgCO₂的物質(zhì)的量是100mol，100mol二氧化碳和足量氫氣反應(yīng)放出4947KJ熱量，計算1mol二氧化碳與足量氫氣反應(yīng)放出的熱量，從而寫出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（3）甲醇燃料電池中，負極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）①依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的概念計算，用單位時間內(nèi)物質(zhì)濃度的變化計算得到；
②反應(yīng)是放熱反應(yīng)溫度升高平衡逆向進行；
點評：本題考查了工業(yè)制備物質(zhì)的原理應(yīng)用，熱化學(xué)方程式的書寫方法和注意問題，原電池原理應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)速率計算和平衡影響因素的理解，題目難度中等．