Question

19．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，其装置示意图如图1所示：
在阳极区发生的反应包括4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑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℃，101KPa下：
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
①写出CO₂和H₂生成气态甲醇等产物的热化学方程式CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol．
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．

（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，如图2所示：
①该电池外电路电子的流动方向为从A到B（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CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）阳极上氢氧根离子放电生成氧气；
（2）①根据盖斯定律计算；
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；
（3）①电子从负极沿导线流向正极；
②A电极上甲醇失电子发生氧化反应．

解答 解：（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↑，
故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（2）①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol①
CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$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，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-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↑，故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑．

点评 本题考查较综合，涉及原电池原理、盖斯定律、电解原理等知识点，根据燃料电池中正负极发生的电极反应、盖斯定律的内涵、电解池中离子放电顺序来分析解答，难点是电极反应式的书写，难度中等．