Question

15．综合利用CO₂对环境保护及能源开发意义重大．
（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ab．
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℃时，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CO₂+Li₄SiO₄$?_{700℃}^{500℃}$Li₂CO₃+Li₂SiO₃．
（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+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{高温}$CO+H₂+O₂
已知：如图1所示，则反应A的热化学方程式是CO₂（g）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）+O₂（g）△H=+524.8kJ•mol^-1．
（4）高温电解技术能高效实现（3）中反应A，工作原理示意图如图2：
①电极b发生氧化（填“氧化”或“还原”）反应．
②CO₂在电极a放电的反应式是CO₂+2e^-═CO+O^2-．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳为酸性气体，Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂与氧化性无关；
（2）根据题干信息，反应物为CO₂与Li₄SiO₄，生成物有Li₂CO₃，根据质量守恒进行解答；
（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）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；电极b氧离子失去电子发生氧化反应生成氧气．

解答 解：（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正确；
b．Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂，钠、镁为ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找吸收CO₂的其他物质，故b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错误；
故答案为：ab；
（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+Li₄SiO₄$?_{700℃}^{500℃}$ Li₂CO₃+Li₂SiO₃，
故答案为：CO₂+Li₄SiO₄$?_{700℃}^{500℃}$ Li₂CO₃+Li₂SiO₃；
（3）根据图示反应Ⅰ：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol，根据图示反应Ⅱ：CO₂（g）=CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+283.0KJ/mol，反应A：CO₂+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{高温}$CO+H₂+O₂，为Ⅱ-Ⅰ所得，所以热化学方程式为：CO₂（g）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）+O₂（g）△H=+524.8 kJ•mol^-1，
故答案为：CO₂（g）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）+O₂（g）△H=+524.8 kJ•mol^-1；
（4）①CO₂+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{高温}$CO+H₂+O₂，二氧化碳中的碳元素化合价降低，被还原，水中的氢元素化合价降低被还原，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生成氧气；
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+O^2-，
故答案为：CO₂+2e^-═CO+O^2-．

点评 本题主要考查了综合利用CO₂，涉及热化学反应、电化学、化学平衡影响因素等，较为综合，题目难度中等．