作业帮（2012•潮州二模）为减少和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：化学作业 时间：2024/07/19 15:27:19
（2012•潮州二模）为减少和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究．甲醇是一种可再生燃料，它的沸点为64.7℃．有科学家提出绿色构想：把含有CO2的空气或工业尾气通入碳酸钾溶液中，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后得到甲醇，其构想流程如下：（相对原子质量：C-12 O-16 Ca-40 Ba-137）
试回答下列问题：
（1）写出分解池中发生反应的化学方程式
试回答下列问题：
（1）写出分解池中发生反应的化学方程式
2KHCO3
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（1）依据流程图分析判断，分解池中发生的反应为碳酸氢钾分解生成碳酸钾、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：2KHCO3
△
.
K2CO3+CO2↑+H2O，
故答案为：2KHCO3
△
.
K2CO3+CO2↑+H2O；
（2）根据CO2与足量H2恰好完全反应生成32g甲醇和水，可放出49.5 kJ的热量，则生成1 mol CH3OH放出热量49.5 kJ的热量，所以热化学方程式为
CO2（g）+3H2（g）=CH3OH （g）+H2O（g）△H=-49.5kJ•mol-1，故答案为：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH （g）+H2O（g）△H=-49.5kJ•mol-1；
（3）在合成塔中发生的是放热反应，高温不利于甲醇的生成，较低温时反应速率过慢，生产效率低，合成塔中维持300℃的较高温度的原因提高反应速率，催化剂在此温度下活性最大，反应是放热反应，气体体积减小的反应，依据平衡移动原理可知反应正向进行提高甲醇的产率，
故答案为：该温度下催化剂的活性最高；降温；加压或将水和甲醇从混合体系中分离出来；
（4）燃料电池是燃料在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应；依据氧化还原反应电子守恒和电荷守恒，碱性电解质溶液中电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O或：2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O，
故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O或：2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O；
（5）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH=5.6，c（H+）=c（HCO3-）=10-5.6mol/L；c （H2CO3）=1.5×10-5mol•L-1，若忽略水的电离和H2CO3的二级电离，则H2CO3⇌HCO3-+H+的平衡常数K=
c(H+)c(HCO3−)
c(H2CO3)=
10−5.6×10−5.6
1.5×10−5=
2.5×10−6×2.5×10−6
1.5×10−5=4.2×10-7mol•L-1，故答案为：4.2×10-7 mol•L-1；
（6）根据CaCO3、BaCO3的溶度积大小可知BaCO3更难溶，因此令CO2生成BaCO3反应更完全，故可选择Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液）作为CO2的沉淀剂，测定的数据除空气的体积外，还需要测定实验时的温度、压强、沉淀的质量，故答案为：Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液），故答案为：AD．
△
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K2CO3+CO2↑+H2O，
故答案为：2KHCO3
△
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K2CO3+CO2↑+H2O；
（2）根据CO2与足量H2恰好完全反应生成32g甲醇和水，可放出49.5 kJ的热量，则生成1 mol CH3OH放出热量49.5 kJ的热量，所以热化学方程式为
CO2（g）+3H2（g）=CH3OH （g）+H2O（g）△H=-49.5kJ•mol-1，故答案为：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH （g）+H2O（g）△H=-49.5kJ•mol-1；
（3）在合成塔中发生的是放热反应，高温不利于甲醇的生成，较低温时反应速率过慢，生产效率低，合成塔中维持300℃的较高温度的原因提高反应速率，催化剂在此温度下活性最大，反应是放热反应，气体体积减小的反应，依据平衡移动原理可知反应正向进行提高甲醇的产率，
故答案为：该温度下催化剂的活性最高；降温；加压或将水和甲醇从混合体系中分离出来；
（4）燃料电池是燃料在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应；依据氧化还原反应电子守恒和电荷守恒，碱性电解质溶液中电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O或：2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O，
故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O或：2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O；
（5）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH=5.6，c（H+）=c（HCO3-）=10-5.6mol/L；c （H2CO3）=1.5×10-5mol•L-1，若忽略水的电离和H2CO3的二级电离，则H2CO3⇌HCO3-+H+的平衡常数K=
c(H+)c(HCO3−)
c(H2CO3)=
10−5.6×10−5.6
1.5×10−5=
2.5×10−6×2.5×10−6
1.5×10−5=4.2×10-7mol•L-1，故答案为：4.2×10-7 mol•L-1；
（6）根据CaCO3、BaCO3的溶度积大小可知BaCO3更难溶，因此令CO2生成BaCO3反应更完全，故可选择Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液）作为CO2的沉淀剂，测定的数据除空气的体积外，还需要测定实验时的温度、压强、沉淀的质量，故答案为：Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液），故答案为：AD．
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