Question

人类活动产生的CO₂长期积累会威胁到生态环境，其减排问题受到全世界关注．
（1）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化为电能的装置．已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如图1：
①A电极附近甲醇发生的电极反应式为

 

．
②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将变

 

（填写“增大”、“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计）．
（2）工业上常用高浓度的K₂CO₃溶液吸收CO₂得溶液X，再利用电解法使K₂CO₃溶液再生，其装置示意图如图2，在阳极区附近发生的反应包括

 

和 H⁺+HCO₃?═CO₂↑+H₂O
（3）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的．图3是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图．写出上述光电转化过程的化学反应方程式

 

．催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是

 

（填a→b或b→a）．
（4）已知CO₂（g）+2CH₃OH（g）?CH₃OCOOCH₃（g）+H₂O（g）△H，控制一定条件，该反应能自发进行，即△H

 

0（填写＞、＜、=）．在恒温容积可变的容器中加入1molCO₂、2mol CH₃OH，CO₂的转化率与反应时间如图4所示，在反应过程中加压．若t₁时容器体积为1000ml，则t₂时容器体积为

 

ml．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,焓变和熵变,化学平衡的计算,电解原理

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①A电极上甲醇失电子发生氧化反应；
②根据发生的电极反应生成物判断；
（2）阳极上氢氧根离子放电生成氧气；
（3）根据体系中进入的物质和得到的物质获得反应物和生成物，利用氧化还原方程式的配平写出化学方程式；根据溶液中阳离子的移动判断电子的流向；
（4）根据△H-T△S＜0反应自发进行来回答，气体体积之比等于物质的量之比；根据不同体积平衡时的K不变来计算．

解答： 解：（1）①负极A电极上甲醇失电子和水反应生成氢离子和二氧化碳，电极反应式为：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑，故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑．
②正极B电极上氧气得电子和氢离子反应生成水，溶液浓度变小，所以溶液的pH变大，故答案为：变大；
（2）阳极上氢氧根离子放电生成氧气和水，电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（3）体系中进入的物质为：CO₂和H₂O，则反应物为：CO₂和H₂O，得到的物质为：HCOOH和O₂，生成物为：HCOOH和O₂，利用氧化还原方程式的配平写出化学方程式为：2CO₂+2H₂O

△   .

2HCOOH+O₂，原电池中氢离子从负极流向正极，即a是负极，b是正极，催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是从负极流向正极，即a→b．
故答案为：2CO₂+2H₂O

△   .

2HCOOH+O₂；a→b．
（4）CO₂（g）+2CH₃OH（g）?CH₃OCOOCH₃（g）+H₂O（g）的△S＜0，△H-T△S＜0反应自发进行，控制一定条件，该反应能自发进行，则△H＜0，
由图象数据可得：CO₂（g）+2CH₄（OH）（g）?CH₃OCOOCH₃（g）+H₂O（g）
            t₁平衡0.5       1             0.5          0.5
            t₂平衡0.2       0.4          0.8          0.8
根据K相等，设t₂时容器体积为V，则

0.5 1 × 0.5 1

0.5 1 ×( 1 1 )2

=

0.8 V × 0.8 V

0.2 V ×( 0.4 V )2

解得V=25ml，故答案为：＜；25；

点评：本题考查平衡常数的表达式及其计算、化学平衡影响因素、反应热的计算、电极反应式的书写等，要能根据题目所给信息解题，善于发掘题目信息，题目难度中等．