Question

為減小CO₂對環境的影響，在限制其排放量的同時，應加強對CO₂創新利用的研究．
（1）①把含有較高濃度CO₂的空氣通入飽和K₂CO₃溶液．②在①的吸收液中通高溫水蒸氣得到高濃度的CO₂氣體．寫出②中反應的化學方程式

 

．
（2）如將CO₂與H₂ 以1：3的體積比混合．
①適當條件下合成某烴和水，該烴可能是

 

（填序號）．
A．烷烴      B．烯烴     C．炔烴    D．苯的同系物
②適當條件下合成燃料甲醇和水．在體積為2L的密閉容器中，充入2mol CO₂和6mol H₂，一定條件下發生反應：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．從反應開始到平衡，氫氣的反應速率v（H₂）=

 

；氫氣的轉化率=

 

；能使平衡體系中n（CH₃OH）增大的措施有

 

．（任寫兩種即可）
（3）如將CO₂與H₂ 以1：4的體積比混合，在適當的條件下可制得CH₄．
已知：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.8kJ/mol則CO₂（g）與H₂（g）反應生成CH₄（g）與液態水的熱化學方程式是

 

．
（4）最近科學家提出“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，經化學反應后使空氣中的CO₂轉變為可再生燃料甲醇．甲醇可制作燃料電池．寫出以氫氧化鉀為電解質的甲醇燃料電池負極反應式

 

．當電子轉移的物質的量為

 

時，參加反應的氧氣的體積是6.72L（標準狀況下）．
（5）某同學用沉淀法測定含有較高濃度CO₂的空氣中CO₂的含量，經查得一些物質在20℃的數據如下表．

溶解度（S）/g		溶度積（Ksp）
Ca（OH）2	Ba（OH）2	CaCO3	BaCO3
0.16	3.89	2.9×10-9	2.6×10-9

吸收CO₂最合適的試劑是

 

[填“Ca（OH）₂”或“Ba（OH）₂”]溶液，實驗時除需要測定工業廢氣的體積（折算成標準狀況）外，還需要測定

 

．

Answer 1

分析：（1）①中碳酸鉀吸收二氧化碳生成碳酸氫鉀，通高溫水蒸氣，碳酸氫鉀分解生成碳酸鉀、二氧化碳與水；
（2）①根據原子守恒判斷該烴的最簡式；
②由圖可知，10min達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.8mol/L，根據v=

△c

△t

計算v（CH₃OH），再根據速率之比等于化學計量數之比計算v（H₂）；
根據CH₃OH平衡濃度，利用n=cV計算△n（CH₃OH），再根據方程式計算△n（H₂），利用轉化率等于計算氫氣的轉化率；
改變體積使平衡向正反應移動，可以增大CH₃OH的物質的量，據此結合方程式特征解答；
（3）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以合適的系數進行加減，反應熱也乘以相應的系數進行相應的計算；
（4）甲醇可制作燃料電池．寫出以氫氧化鉀為電解質的甲醇燃料電池負極反應式；
（5）碳酸鈣與碳酸鋇的溶度積形成不大，用沉淀法測定含有較高濃度CO₂的空氣中CO₂的含量，故吸收二氧化碳的吸水劑溶解度應該較大，若溶解性減小，會導致二氧化碳吸收不完全；通過沉淀法測定廢氣中二氧化碳的含量，二氧化碳轉化為碳酸鋇沉淀，根據碳酸鋇的質量可以確定二氧化碳的體積．

解答：解：（1）①中碳酸鉀吸收二氧化碳生成碳酸氫鉀，通高溫水蒸氣，碳酸氫鉀分解生成碳酸鉀、二氧化碳與水，反應方程式為：2KHCO₃

△   .

K₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：2KHCO₃

△   .

K₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（2）①設CO₂與H₂ 的物質的量分別為1mol、3mol，根據O原子守恒可知生成H₂O為2mol，故生成的烴中C原子與H原子的物質的量之比為1mol：（3mol×2-2mol×2）=1：2，故該烴的最簡式為CH₂，符合烯烴的通式，
故答案為：B；
②由圖可知，10min達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.8mol/L，v（CH₃OH）=

0.8mol/L

10min

=0.08mol/（L?min），根據速率之比等于化學計量數之比，故v（H₂）=3v（CH₃OH）=3×0.0mol/（L?min）=0.24mol/（L?min），
平衡時△n（CH₃OH）=0.8mol/L×2L=1.6mol，根據方程式可知△n（H₂）=3△n（CH₃OH）=3×1.6mol=4.8mol，所以氫氣的轉化率為

4.8mol

6mol

×100%=80%，
該反應正反應是體積減小的放熱反應，故降低溫度或加壓或增大H₂的量等，可以是平衡向正反應移動，增大CH₃OH的物質的量，
故答案為：0.24mol/（L?min），80%，降低溫度（或加壓或增大H₂的量等）；
（3）已知：①CH₄ （g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.8kJ/mol
由蓋斯定律，②×4-①得CO₂（g）+4H₂（g）═CH₄ （g）+2H₂O（l）△H=-252.9 kJ/mol  
故答案為：CO₂（g）+4H₂（g）═CH₄ （g）+2H₂O（l）△H=-252.9 kJ/mol；
（4）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；
（5）碳酸鈣與碳酸鋇的溶度積形成不大，用沉淀法測定含有較高濃度CO₂的空氣中CO₂的含量，故吸收二氧化碳的吸水劑溶解度應該較大，若溶解性減小，會導致二氧化碳吸收不完全，故選擇氫氧化鋇吸收二氧化碳，
通過沉淀法測定廢氣中二氧化碳的含量，二氧化碳轉化為碳酸鋇沉淀，根據碳酸鋇的質量可以確定二氧化碳的體積，實驗時除需要測定工業廢氣的體積外，還需要測碳酸鋇的質量，
故答案為：Ba（OH）₂，BaCO₃的質量．

點評：題目綜合性較大，涉及反應速率計算、化學平衡影響因素與計算、熱化學方程式書寫、原電池、沉淀轉化等，是對知識的總運用，難度中等，（4）中吸收二氧化碳的吸水劑選擇為易錯點，容易受二氧化碳的檢驗影響，需要學生細心審題．