Question

（2010?崇文区一模）最近科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO₂转变为可再生燃料甲醇．“绿色自由”构想技术流程如图1所示：

（1）分解池中发生分解反应的物质是

KHCO₃

．
（2）在合成塔中，若有2.2kg CO₂与足量H₂恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出2473.5kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式

CO₂（g）+3H₂（g）=H₂O（g）+CH₃OH（g）△H=-49.47kJ/mol

．
（3）①从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，而实际生产中采用300℃的温度，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是

考虑反应快慢

．
②从合成塔中分离出甲醇的原理与下列哪个相符

c

（选填字母）．
a．过滤b．分液c．蒸馏
③“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”，上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外，还包括

高温水蒸气

．
（4）图2是甲醇燃料电池的结构示意图．已知电池总反应为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O．通入a-端的电极是

负极

（填“正极”或“负极”），负极发生的电极反应是

CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺

．

Answer 1

分析：（1）根据碳酸氢钾受热分解的化学性质解答；
（2）计算出生成1mol甲醇放出的热量，即可写出反应的热化学方程式，书写热化学反应方程式时还应注意物质状态、反应热的正负号以及单位；
（3）①工业生产条件选择要考虑转化率、反应速率、对催化剂的影响、材料、成本等多方面综合考虑；
②从合成塔出来的主要为甲醇与水的混合液，甲醇与水互溶，沸点相差大；
③由流程图可以找出循环利用的物质；
（4）负极上燃料甲醇失电子发生氧化反应，正极上是氧化剂得电子发生还原反应．

解答：解：（1）高温水蒸气，碳酸氢钾受热可分解成碳酸钾、二氧化碳和水，方程式为：2KHCO₃

△   .

K₂CO₃+H₂O+CO₂↑，故答案为：KHCO₃；
（2）2.2kgCO₂的物质的量为：n=

m

M

=

2200g

44g/mol

=50mol，则1 mol CO₂与氢气合成甲醇放出热量为：

2473.5kJ

50mol

=49.47kJ/mol，则合成塔中发生反应的热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.47kJ?mol^-1，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）=H₂O（g）+CH₃OH（g）△H=-49.47kJ/mol；
（3）①从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，但温度越高，反应越快，所以实际生产中采用300°C的温度，是因为在用300°C时，催化剂活性最大，反应速率最快，故采用此温度，
故答案为：考虑反应快慢；
②从合成塔出来的主要为甲醇与水的混合液，甲醇与水互溶，沸点相差大，可用蒸馏的方法分离，故答案为：c；
③从反应流程来看，分解池需要高温水蒸气，而合成塔温度在300°C，故分离出甲醇后，水蒸气可循环利用，故答案为：高温水蒸气；
（4）燃料电池中，负极上是燃料失电子发生氧化反应，正极上是氧化剂得电子发生还原反应，通过图片知，氢离子从左向右移动，说明a处通入的是甲醇，甲醇反应生成氢离子，电极反应式为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，氢离子到达b处和氧气反应生成水，所以b处通入的物质是氧气，氧气得电子发生还原反应，
故答案为：负极；CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．

点评：本题为综合题，考查了热化学方程式的书写，电极反应式的书写，催化剂的影响因素等知识点，掌握基础知识并熟练运用这些知识是解答的关键，题目难度中等．