Question

為減小和消除CO₂對環境的影響，有科學家提出“綠色自由”構想．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，并使之變為可再生燃料甲醇．“綠色自由”構想技術流程如下：
（1）寫出分解池中反應的化學方程式______．
（2）在合成塔中，當有4.4kg CO₂與足量H₂完全反應，可放熱4947kJ，寫出合成塔中反應的熱化學方程式______．
（3）寫出以氫氧化鉀為電解質的甲醇燃料電池的負極反應式______．
當電子轉移為______ mol時，參加反應的氧氣的體積是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℃下發生反應．有關物質的濃度隨時間變化如圖所示．

①從反應開始到平衡，H₂的平均反應速率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生成碳酸氫鉀，碳酸氫鉀不穩定，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的物質的量是100mol，100mol二氧化碳和足量氫氣反應放出4947KJ熱量，所以1mol二氧化碳和足量氫氣反應放出49.47KJ熱量，所以其熱化學反應方程式為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，甲醇在負極上發生氧化反應，甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；參加反應的氧氣的體積是6.72L（標準狀況下）物質的量為0.3mol，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，轉移電子物質的量為1.2mol；
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O； 1.2；
（4）①圖象分析，甲醇表示的反應速率==0.075mol/L?min；依據化學方程式CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）計算得到氫氣表示的反應速率=0.075mol/L?min×3=0.225 mol/（L?min）；
故答案為：0.225 mol/（L?min）；
②反應是放熱反應，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�。�
故答案為：減小；
分析：（1）碳酸氫鉀不穩定，加熱時分解生成碳酸鉀和二氧化碳、水；
（2）4.4kgCO₂的物質的量是100mol，100mol二氧化碳和足量氫氣反應放出4947KJ熱量，計算1mol二氧化碳與足量氫氣反應放出的熱量，從而寫出其熱化學反應方程式；
（3）甲醇燃料電池中，負極上甲醇失去電子發生氧化反應，正極上氧氣得電子發生還原反應；
（4）①依據化學反應速率的概念計算，用單位時間內物質濃度的變化計算得到；
②反應是放熱反應溫度升高平衡逆向進行；
點評：本題考查了工業制備物質的原理應用，熱化學方程式的書寫方法和注意問題，原電池原理應用，化學反應速率計算和平衡影響因素的理解，題目難度中等．