Question

最近有科學(xué)家提純“綠色自由”構(gòu)想：把空氣吹入碳酸鉀溶液，然后再把CO₂從溶液中提取出來(lái)，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后使之變?yōu)榭稍偕�燃料甲醇“綠色自由”構(gòu)想技術(shù)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(yīng)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(yīng)的熱化學(xué)方程式是

 

（2）以甲醇制作的新型燃料電池為電源對(duì)如圖2裝置進(jìn)行電解，當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)．請(qǐng)回答下列問題：
①甲池中通入CH₃OH電極的電極反應(yīng)為

 

．
②乙池中A（石墨）電極的名稱為

 

（填“正極”、“負(fù)極”或“陰極”、“陽(yáng)極”），乙池中總反應(yīng)式為

 

．
③當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.4g時(shí)，甲池中理論上消耗O₂的體積為

 

mL（標(biāo)準(zhǔn)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(jí)電離，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)K=

 

（保留一位小數(shù)，已知：10^-5.6=2.5×10^-6）
（4）小李同學(xué)擬用沉淀法測(cè)定空氣中CO₂的體積分?jǐn)?shù)，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(yīng)該選用的試劑是

 

（填化學(xué)式）．

Answer 1

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

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(yīng)生成乙醇和水，可放出4.947kJ的熱量，則44g二氧化碳全部反應(yīng)放熱49.47KJ；依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法寫出，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)反應(yīng)的焓變；
（2）①甲池為原電池，燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)在堿溶液中生成碳酸鹽，結(jié)合電荷守恒寫出電極反應(yīng)；
②乙池是電解池，A為陽(yáng)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(jié)合電子守恒計(jì)算消耗氧氣的體積，丙為電解池C為陽(yáng)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(jù)平衡常數(shù)概念計(jì)算，K=

c(HCO3-)c(H+)

c(H2CO3)

計(jì)算；
（4）根據(jù)CaCO₃、BaCO₃的溶度積大小可知BaCO₃更難溶，因此令CO₂生成BaCO₃反應(yīng)更完全．

解答： 解：（1）若有4.4gCO₂與足量H₂恰好完全反應(yīng)生成乙醇和水，可放出4.947kJ的熱量，則44g二氧化碳全部反應(yīng)放熱49.47KJ，反應(yīng)的熱化學(xué)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(fù)極失電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)在堿溶液中生成碳酸鹽，甲池中通入CH₃OH電極的電極反應(yīng)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(yáng)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(yīng)為：4AgNO₃+2H₂O

通電  .

 4Ag+O₂↑+4HNO₃ ；
故答案為：陽(yáng)極；  4AgNO₃+2H₂O

通電  .

 4Ag+O₂↑+4HNO₃ ；
③當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.4g為Ag，物質(zhì)的量=

5.4g

108g/mol

=0.05mol，依據(jù)電子守恒計(jì)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(yáng)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(jié)合電子守恒計(jì)算2Ag～Cu～2e-，析出銅質(zhì)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(shù)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(jù)CaCO₃、BaCO₃的溶度積大小可知BaCO₃更難溶，因此令CO₂生成BaCO₃反應(yīng)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(diǎn)評(píng)：分析：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫方法，電解池、原電池原理分析判斷，電極反應(yīng)書寫，電子守恒計(jì)算應(yīng)用，注意電離平衡常數(shù)的計(jì)算理解，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．