Question

（8分）人类活动产生的CO₂长期积累，威胁到生态环境，其减排问题受到全世界关注。

（1）工业上常用高浓度的K₂CO₃ 溶液吸收CO₂，得溶液X，再利用电解法使K₂CO₃溶液再生，其装置示意图如下：

在阳极区发生的反应包括                     和H ⁺+ HCO₃^- == H₂O + CO₂↑。

（2）再生装置中产生的CO₂和H₂在一定条件下反应生成甲醇等产物，工业上利用该反应合成甲醇。

已知：25 ℃，101 KPa下：

H₂(g) + O₂(g) === H₂O(g)  Δ H₁= —242 kJ·mol^－1

CH₃OH(g) +O₂(g) === CO₂ (g) + 2 H₂O(g)  Δ H₂= —676 kJ·mol^－1

① 写出CO₂和H₂生成气态甲醇等产物的热化学方程式                       。

② 下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图，其中正确的是      （填字母序号）。

a                  b                   c                   d

（3）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：

①该电池外电路电子的流动方向为            （填写“从A到B”或“从B到A”）。

②A电极附近甲醇发生的电极反应式为             。

Answer

（1）4OH - - 4e- == 2H2O + O2↑（2分）

（2）①CO2(g) + 3H2(g) == CH3OH(g) + H2O(g) △H = —50 kJ·mol－1（2分） ② a（1分）

（3） ①从A到B（1分） ②CH3OH + H2O - 6e- == 6H++ CO2↑（2分）

【解析】

试题分析：（1）阳极上氢氧根离子放电生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e-═2H2O+O2↑；

（2）①H2（g）+O2（g）═H2O（g）△H1=-242kJ/mol①，CH3OH（g）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H2=-676kJ/mol②，将方程式3①-②得CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=3×（-242kJ/mol）-（-676kJ/mol）=-50 kJ/mol；

②该反应是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，物质越稳定，其能量越小，所以液态物质的能量小于气态物质，则符合条件的图象是a，故选a；

（3）①该燃料电池中，甲醇失电子发生氧化反应，所以A是负极，B是正极，电子从负极A流向正极B，故答案为：从A到B；

②A电极上甲醇失电子和水反应生成氢离子和二氧化碳，电极反应式为：CH3OH+H2O-6e-═6H++CO2↑。

考点：考查原电池原理、盖斯定律、电解原理等