Question

【題目】綜合利用CO2對環境保護及能開發意義重大。

（1）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果尋找吸收CO2的其他物質，下列建議合理的是______________。

a. 可在堿性氧化物中尋找

b. 可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找

c. 可在具有強氧化性的物質中尋找

（2）Li2O吸收CO2后，產物用于合成Li4SiO4，Li4SiO4用于吸收、釋放CO2。原理是：在500℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3；平衡后加熱至700℃，反應逆向進行，放出CO2，Li4SiO4再生，說明該原理的化學方程式是__________________________。

（3）利用反應A可將釋放的CO2轉化為具有工業利用價值的產品。

反應A：CO2+H2OCO+H2+O2，已知：

反應A的熱化學方程式是___________________________。用稀氨水噴霧捕集CO2最終可得產品NH4HCO3．在捕集時，氣相中有中間體NH2COONH4（氨基甲酸銨）生成．現將一定量純凈的氨基甲酸銨置于恒容的密閉真空容器中，分別在不同溫度下進行反應：NH2COONH4（s）2NH3（g）+CO2（g）．實驗測得的有關數據見上表．（ t1＜t2＜t3）氨基甲酸銨分解反應是________反應（“放熱”、“吸熱”）．在15℃，此反應的化學平衡常數為：__________．

（4）高溫電解技術能高效實現（3）中反應A，工作原理示意圖如下：

① 電極b發生______________（填“氧化”或“還原”）反應。

② CO2在電極a放電的反應式是___________________________。

Answer 1

【答案】a、b CO2 + Li4SiO4 Li2CO3 + Li2SiO3 CO2（g) + H2O（g) = CO（g) + H2（g) +O2（g) ΔH = +524.8 kJ·mol-1 吸熱 4×10﹣6 氧化 CO2 + 2e- = CO + O2-

【解析】

（1）二氧化碳為酸性氣體，Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2與氧化性無關，據此解題；

（2）在500℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3和另一種鹽，該鹽為Li2SiO3，據此書寫反應原理方程式；
（3）根據圖示反應Ⅰ和反應Ⅱ書寫熱化學反應方程式，構造目標方程式利用蓋斯定律解答；

（4）根據表中溫度對生產氣體的濃度的影響分析；根據表中數據結合平衡常數的表達式求出反應NH2COONH4（s）2NH3（g）+CO2（g）的平衡常數；

（5）電極b氧離子失去電子發生氧化反應生成氧氣；二氧化碳、水分別在a極得到電子發生還原反應生成一氧化碳、氫氣，同時生成氧離子；

（1）a. Li2O、Na2O、MgO均屬于堿性氧化物,均能吸收酸性氧化物CO2，可在堿性氧化物中尋找吸收CO2的其他物質，故a項正確；

b. Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，鈉、鎂為ⅠA、ⅡA族元素，所以可在ⅠA和ⅡA族元素形成的氧化物中尋找吸收CO2的其他物質，故b項正確；

c. Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2，但它們都沒有強氧化性，且吸收二氧化碳與氧化還原無關，故c項錯誤；

故答案為：a、b；

（2）在500℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3，反應物為CO2與Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根據質量守恒可知產物還有Li2SiO3，所以化學方程式為：CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3，
故答案為：CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3；

（3）根據圖像可知，反應I的熱化學方程式可表示為：H2(g) + O2(g) = H2O(g) ΔH = -241.8 kJ·mol-1 ①，同理可得反應II的熱化學方程式可表示為：CO2(g) = CO(g) +O2(g) ΔH = +283.0 kJ·mol-1 ②，則根據蓋斯定律可知， ②-①得CO2(g) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) +O2(g)，其反應熱ΔH = +283.0 kJ·mol-1-（-241.8 kJ·mol-1）= +524.8 kJ·mol-1，則反應A的熱化學方程式為：CO2(g) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) +O2(g) ΔH = +524.8 kJ·mol-1，

故答案為：CO2(g) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) +O2(g) ΔH = +524.8 kJ·mol-1；

（4）從表中數據可以看出，隨著溫度升高，氣體的總濃度增大，平衡正向移動，則該反應為吸熱反應；從反應NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)可知，氨氣與二氧化碳按物質的量之比為2:1生成，表中顯示在15℃、t2時達到平衡，氣體總濃度為3×102 mol/L，則c(NH3) = 3×102 mol/L×= 2×102 mol/L，c(CO2) = 3×102 mol/L×= 1×102 mol/L，所以K=c2(NH3)×c(CO2) = (2×102 mol/L)2×1×102 mol/L = 4×106，

故答案為：吸熱；4×106；

（5）①CO2+H2OCO+H2+O2，反應物中的氧元素化合價升高，被氧化，失去電子發生氧化反應在電極b附近生成氧氣，即電極b發生氧化反應；
故答案為：氧化；
②二氧化碳在a極得到電子，發生還原反應生成一氧化碳同時生成氧離子，反應電極反應式為CO2+2e-═CO+O2-，
故答案為：CO2+2e-═CO+O2-。