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【(2014•静安区二模)最近有科学家提出“绿色自由”的构想:把含有CO2的空气吹入K2CO3溶液中,然后再用高温水气分解出CO2,经与H2化合后转变为甲醇燃料.(1)在整个生产过程中饱和K2CO3】
1人问答
更新时间:2024-03-28 23:26:50
问题描述:

(2014•静安区二模)最近有科学家提出“绿色自由”的构想:把含有CO2的空气吹入K2CO3溶液中,然后再用高温水气分解出CO2,经与H2化合后转变为甲醇燃料.

(1)在整个生产过程中饱和K2CO3溶液的作用是______;不用KOH溶液的理由是______.

(2)在合成塔中,每44g CO2与足量H2完全反应生成甲醇时,可放出49.5kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式______;转化过程中可循环利用的物质除了K2CO3外,还有______.

(3)请评述合成时选择2×105Pa的理由______.

(4)BaCO3的溶解平衡可以表示为 BaCO3(s)⇌Ba2++CO32-

①写出平衡常数表达式K=c(Ba2+)c(CO32-)

K=c(Ba2+)c(CO32-)

②用重量法测定空气中CO2的体积分数时,选用Ba(OH)2而不是Ca(OH)2为沉淀剂,原因之一是:25℃时,BaCO3的溶解平衡常数K=2.58×10-9,而CaCO3的溶解平衡常数K=4.96×10-9;原因之二是______.

(5)某同学很快就判断出以下中长石风化的离子方程式未配平:

4Na0.5Ca0.5Al1.5Si2.5O6+6CO2+17H2O→2Na++2Ca2++5HCO3-+4H4SiO4+3Al2SiO5(OH)4

该同学判断的角度是______.

(6)甲醇可制成新型燃料电池,总反应为:2CH3OH+3O2+4KOH→2K2CO3+6H2O该电池负极的电极反应式为:CH3OH-6e+8OH-→CO32-+6H2O则正极的电极反应式为:______.

何鎏藻回答:
  (1)在整个生产过程中饱和K2CO3溶液的作用是富集二氧化碳,二氧化碳和饱和的碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾,碳酸氢钾不稳定,加热时分解生成碳酸钾、二氧化碳和水,KOH溶液与二氧化碳是碳酸钾,K2CO3难分解产生CO2,   故答案为:富集CO2;生成的K2CO3难分解产生CO2;   (2)44gCO2的物质的量是1mol,1mol二氧化碳和足量氢气反应放出49.5KJ热量,所以其热化学反应方程式为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.5KJ/mol;根据合成甲醇的方程可知,反应生成甲醇和水蒸气,水蒸气可以给碳酸氢钾分解提供能量,所以转化过程中可循环利用的物质除了K2CO3外,还有水蒸气;   故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.5KJ/mol;水蒸气;   (3)合成甲醇的反应为体积减小的反应,增大压强平衡正移,有利于提高反应速率和原料利用率,但是压强太高对反应的设备要求很高,又提高了生产成本,所以不能太高;   故答案为:适当加压有利于提高反应速率和原料利用率,但压强太高增大成本;   4)①BaCO3的溶解平衡可以表示为BaCO3(s)⇌Ba2++CO32-,平衡常数表达式为K=c(Ba2+)c(CO32-),故答案为:K=c(Ba2+)c(CO32-);   ②重量法测定空气中CO2的体积分数,要求称量准确,误差小,BaCO3的式量大,称量的相对误差小,故答案为:BaCO3的式量大,相对误差小;   (5)书写离子方程式要注意原子守恒和电荷守恒,4Na0.5Ca0.5Al1.5Si2.5O6+6CO2+17H2O→2Na++2Ca2++5HCO3-+4H4SiO4+3Al2SiO5(OH)4中电荷不守恒,所以离子方程式错误,   故答案为:未配平两边电荷数;   (6)碱性甲醇燃料电池中,甲醇在负极失电子,氧气在正极得电子生成氢氧根离子,则正极反应式为:O2+2H2O+4e→4OH-;   故答案为:O2+2H2O+4e→4OH-.
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