Question

最近有科學家提純“綠色自由”構想：把空氣吹入碳酸鉀溶液，然后再把CO₂從溶液中提取出來，經化學反應后使之變?yōu)榭稍偕�燃料甲醇“綠色自由”構想技術流程如圖1：
（1）在合成塔中，若有4.4gCO₂與足量H₂恰好完全反應生成乙醇和水，可放出4.947kJ的熱量，試寫出合成塔中發(fā)生反應的熱化學方程式是

 

（2）以甲醇制作的新型燃料電池為電源對如圖2裝置進行電解，當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流計的指針發(fā)生了偏轉．請回答下列問題：
①甲池中通入CH₃OH電極的電極反應為

 

．
②乙池中A（石墨）電極的名稱為

 

（填“正極”、“負極”或“陰極”、“陽極”），乙池中總反應式為

 

．
③當乙池中B極質量增加5.4g時，甲池中理論上消耗O₂的體積為

 

mL（標準狀況），丙池中

 

（填“C”或“D”）極析出

 

g銅．
（3）常溫常壓下，飽和CO₂水溶液的pH=5.6，c（H₂CO₃）=1.5×10^-3mol?L^-1．若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數K=

 

（保留一位小數，已知：10^-5.6=2.5×10^-6）
（4）小李同學擬用沉淀法測定空氣中CO₂的體積分數，他查的CaCO₃、BaCO₃的溶度積（K_SP分別為4.96×10^-9、2.58×10^-9），小李應該選用的試劑是

 

（填化學式）．

Answer 1

考點：熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理,弱電解質在水溶液中的電離平衡,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）若有4.4gCO₂與足量H₂恰好完全反應生成乙醇和水，可放出4.947kJ的熱量，則44g二氧化碳全部反應放熱49.47KJ；依據熱化學方程式書寫方法寫出，標注物質聚集狀態(tài)和對應反應的焓變；
（2）①甲池為原電池，燃料在負極失電子發(fā)生氧化還原反應在堿溶液中生成碳酸鹽，結合電荷守恒寫出電極反應；
②乙池是電解池，A為陽極，B為陰極，電池中是電解硝酸銀溶液生成銀，硝酸和氧氣；
③乙池是電解池結合電子守恒計算消耗氧氣的體積，丙為電解池C為陽極，D為陰極，電解氯化銅溶液銅離子在陰極得到電子析出銅；
（3）依據平衡常數概念計算，K=

c(HCO3-)c(H+)

c(H2CO3)

計算；
（4）根據CaCO₃、BaCO₃的溶度積大小可知BaCO₃更難溶，因此令CO₂生成BaCO₃反應更完全．

解答： 解：（1）若有4.4gCO₂與足量H₂恰好完全反應生成乙醇和水，可放出4.947kJ的熱量，則44g二氧化碳全部反應放熱49.47KJ，反應的熱化學方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.47 kJ/mol；
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.47 kJ/mol；
（2）①甲池為原電池，燃料在負極失電子發(fā)生氧化還原反應在堿溶液中生成碳酸鹽，甲池中通入CH₃OH電極的電極反應為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；
②乙池是電解池，A為陽極，B為陰極，電池中是電解硝酸銀溶液生成銀，硝酸和氧氣，電池反應為：4AgNO₃+2H₂O

通電  .

 4Ag+O₂↑+4HNO₃ ；
故答案為：陽極；  4AgNO₃+2H₂O

通電  .

 4Ag+O₂↑+4HNO₃ ；
③當乙池中B極質量增加5.4g為Ag，物質的量=

5.4g

108g/mol

=0.05mol，依據電子守恒計算4Ag～O₂～4e-，甲池中理論上消耗O₂的體積=

0.05

4

mol×22，4L/mol=0.28L=280ml；丙為電解池C為陽極，D為陰極，電解氯化銅溶液銅離子在陰極得到電子析出銅，結合電子守恒計算2Ag～Cu～2e-，析出銅質量=

0.05

2

×64g/mol=1.6g；
故答案為：280；  D；1.6；
（3）H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數K=

c(HCO3-)c(H+)

c(H2CO3)

=

10-5.6×10-5.6

1.5×10-3

=

2.5×10-6×2.5×10-6

1.5×10-3

=4.2×10^-7 mol/L；
故答案為：4.2×10^-7 mol/L；
（4）根據CaCO₃、BaCO₃的溶度積大小可知BaCO₃更難溶，因此令CO₂生成BaCO₃反應更完全，故可選擇Ba（OH）₂（或NaOH溶液和BaCl₂溶液）作為CO₂的沉淀劑；
故答案為：Ba（OH）₂溶液（或NaOH溶液和BaCl₂溶液）；

點評：分析：本題考查了熱化學方程式書寫方法，電解池、原電池原理分析判斷，電極反應書寫，電子守恒計算應用，注意電離平衡常數的計算理解，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．