Question

【题目】最近有科学家提出“绿色自由”的构想：把含有CO2的空气吹入K2CO3溶液中，然后再用高温水气分解出CO2，经与H2化合后转变为甲醇燃料．

(1)在整个生产过程中饱和K2CO3溶液的作用是_______；不用KOH溶液的理由是_________。

(2)在合成塔中，每44g CO2与足量H2完全反应生成甲醇时，可放出49.5kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式_______________；转化过程中可循环利用的物质除了K2CO3外，还有___________。

(3)请评述合成时选择2×105Pa的理由_____________________________________。

(4)BaCO3的溶解平衡可以表示为 BaCO3(s)Ba2++CO32﹣

①写出平衡常数表达式___________________；

②用重量法测定空气中CO2的体积分数时，选用Ba(OH)2而不是Ca(OH)2为沉淀剂，原因之一是：25℃时，BaCO3的溶解平衡常数K=2.58×10﹣9，而CaCO3的溶解平衡常数K=4.96×10﹣9；原因之二是_________________________。

(5)某同学很快就判断出以下中长石风化的离子方程式未配平：

4Na0.5Ca0.5Al1.5Si2.5O6+6CO2+17H2O=2Na++2Ca2++5HCO3﹣+4H4SiO4+3Al2SiO5(OH)4

该同学判断的角度是______________。

(6)甲醇可制成新型燃料电池，总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O该电池负极的电极反应式为：CH3OH﹣6e+8OH﹣=CO32﹣+6H2O则正极的电极反应式为：______________。

Answer 1

【答案】富集CO2 生成的K2CO3难分解产生CO2 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.5kJ/mol 水蒸气 适当加压有利于提高反应速率和原料利用率，但压强太高增大成本 K= c(Ba2+)c(CO32﹣) BaCO3的式量大，相对误差小 未配平两边电荷数 O2+2H2O+4e-=4 OH﹣

【解析】

(1)碳酸氢钾不稳定，加热时分解生成碳酸钾和二氧化碳、水，碳酸钾不分解；

(2)4.4kgCO2的物质的量是100mol，100mol二氧化碳和足量氢气反应放出4947KJ热量，据此计算1mol二氧化碳与足量氢气反应放出的热量，从而写出其热化学反应方程式；根据合成甲醇的方程可知，反应生成甲醇和水蒸气，水蒸气可以给碳酸氢钾分解提供能量；

(3)合成甲醇的反应为体积减小的反应，增大压强平衡正移；

(4)①溶解平衡方程式书写平衡常数表达式；

②重量法测定空气中CO2的体积分数，要求称量准确，误差小；

(5)书写离子方程式要注意原子守恒和电荷守恒；

(6)碱性甲醇燃料电池中，甲醇在负极失电子，氧气在正极得电子。

(1)在整个生产过程中饱和K2CO3溶液的作用是富集二氧化碳，二氧化碳和饱和的碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾，碳酸氢钾不稳定，加热时分解生成碳酸钾、二氧化碳和水，KOH溶液与二氧化碳是碳酸钾，K2CO3难分解产生CO2；

(2)44gCO2的物质的量是1mol，1mol二氧化碳和足量氢气反应放出49.5kJ热量，所以其热化学反应方程式为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.5kJ/mol；根据合成甲醇的方程可知，反应生成甲醇和水蒸气，水蒸气可以给碳酸氢钾分解提供能量，所以转化过程中可循环利用的物质除了K2CO3外，还有水蒸气；

(3)合成甲醇的反应为体积减小的反应，增大压强平衡正移，有利于提高反应速率和原料利用率，但是压强太高对反应的设备要求很高，又提高了生产成本，所以不能太高；

4)①BaCO3的溶解平衡可以表示为 BaCO3(s)Ba2++CO32﹣，平衡常数表达式为K= c(Ba2+)c(CO32﹣)；

②重量法测定空气中CO2的体积分数，要求称量准确，误差小，BaCO3的式量大，称量的相对误差小；

(5)书写离子方程式要注意原子守恒和电荷守恒，4Na0.5Ca0.5Al1.5Si2.5O6+6CO2+17H2O=2Na++2Ca2++5HCO3﹣+4H4SiO4+3Al2SiO5(OH)4中电荷不守恒，原子个数也不守恒，所以离子方程式错误；

(6)碱性甲醇燃料电池中，甲醇在负极失电子，氧气在正极得电子生成氢氧根离子，则正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH﹣。