Question

人類活動產(chǎn)生的CO₂長期積累，威脅到生態(tài)環(huán)境，其減排問題受到全世界關(guān)注．
（1）工業(yè)上常用高濃度的K₂CO₃溶液吸收CO₂，得溶液X，再利用電解法使K₂CO₃溶液再生，其裝置示意圖如下：

①在陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)包括

 

和H⁺+HCO₃^-═H₂O+CO₂↑．
②簡述CO₃^2-在陰極區(qū)再生的原理

 

．
（2）再生裝置中產(chǎn)生的CO₂和H₂在一定條件下反應(yīng)生成甲醇等產(chǎn)物，工業(yè)上利用該反應(yīng)合成甲醇．
已知：25℃，101KPa下：
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
①寫出CO₂和H₂生成氣態(tài)甲醇等產(chǎn)物的熱化學(xué)方程式

 

．
②下面表示合成甲醇的反應(yīng)的能量變化示意圖，其中正確的是

 

（填字母序號）．

（3）微生物燃料電池是一種利用微生物將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置．已知某種甲醇微生物燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，示意圖如下：


①該電池外電路電子的流動方向為

 

（填寫“從A到B”或“從B到A”）．
②工作結(jié)束后，B電極室溶液的pH與工作前相比將

 

（填寫“增大”、“減小”或“不變”，溶液體積變化忽略不計）．
③A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：電解原理,反應(yīng)熱和焓變,熱化學(xué)方程式

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）①裝置圖分析與電源正極相連的為電解池的陽極，與電源負(fù)極相連的為電解池的陰極，陽極上是氫氧根離子失電子生成氧氣；
②陰極H⁺放電OH^-濃度增大，OH^-與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-，CO₃^2-再生；
（2）①陽極熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式；
②依據(jù)寫出的熱化學(xué)方程式是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物，生成的氣體甲醇和水蒸氣，甲醇和水蒸氣變化為液體放熱，結(jié)合圖象分析判斷；
（3）①原電池原理分析，甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電子從負(fù)極氧外電路流向正極；
②B電極反應(yīng)是氧氣得到電子生成氫氧根離子在酸性溶液中生成水，氫離子通過交換膜移向正極，溶液PH不變；
③A電極是原電池負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在酸溶液中生成二氧化碳．

解答： 解：（1）①裝置圖分析與電源正極相連的為電解池的陽極，與電源負(fù)極相連的為電解池的陰極，陽極上是氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②在陰極區(qū)，溶液中H⁺放電，破壞水的電離平衡，OH^-濃度增大，OH^-與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-，所以CO₃^2-再生，
故答案為：在陰極區(qū)，溶液中H⁺放電，OH^-濃度增大，OH^-與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-，所以CO₃^2-再生；
（2）①a、H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
b、CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
陽極蓋斯定律a×3-b得到CO₂和H₂生成氣態(tài)甲醇等產(chǎn)物的熱化學(xué)方程式：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol；
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol； 
②CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物，生成的氣態(tài)檢出和水變化為液體會放出熱量，分析圖象可知a符合；
故答案為：a；
（3）①原電池原理分析，甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電子從負(fù)極氧外電路流向正極，即A到B；
故答案為：從A到B；
②B電極反應(yīng)是氧氣得到電子生成氫氧根離子在酸性溶液中生成水，氫離子通過交換膜移向正極，溶液PH不變，故答案為：不變：
③A電極是原電池負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在酸溶液中生成二氧化碳，電極反應(yīng)依據(jù)氫離子進(jìn)行電荷配平得到，CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑，
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫，推斷出和電解池原理的分析應(yīng)用，電極名稱和電極反應(yīng)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．