Question

【题目】甲酸（HCOOH）是一种可再生的储氢物质，其产生、储存和应用H2的循环示意图如下。

（1）HCOOH的结构式是________。

（2）产生H2：上图中光催化产生H2的化学方程式是________。

（3）储存H2：

Ⅰ．CO2加氢法：

①已知：2HCOOH (l) ＋ O2 (g) ＝ 2CO2 (g) ＋ 2H2O (l) ΔH ＝－510 kJ·mol1

2H2 (g) ＋ O2 (g) ＝ 2H2O (l) ΔH ＝－572 kJ·mol1

则CO2 (g) ＋ H2 (g) ＝ HCOOH (l) ΔH ＝________。

此反应的化学平衡常数表达式：K＝________。

②增大压强，CO2的平衡转化率升高，原因是________。

即使在高压和高温条件下，CO2的平衡转化率也不高，为实现CO2加氢向甲酸的高效转化还可以采取的措施是________。

Ⅱ．电化学还原法：

在碳酸氢盐的水溶液中，CO2还原成甲酸的原理如图1所示。

③图1中，阴极的电极反应式是________。

④依据图1，在图2的方框中填出相应物质的化学式或离子符号_____。

Answer 1

【答案】 2H2O ==== 2H2↑+ O2↑ －31 kJ·mol1 反应CO2 + H2＝HCOOH是气体总分子数减少的反应，增大压强利于反应进行 选择合适的催化剂，增大c(H2) CO2 + H2O +2e－＝HCOO－+ OH－

【解析】（1）HCOOH的结构式是；（2）根据图中信息可知，水催化分解产生O２和H2的化学方程式是2H2O == 2H2↑+ O2↑；（3）①已知反应①2HCOOH (l) ＋ O2 (g) ＝ 2CO2 (g) ＋ 2H2O (l) ΔH１ ＝－510 kJ·mol1，②2H2 (g) ＋ O2 (g) ＝ 2H2O (l) ΔH２ ＝－572 kJ·mol1

，根据盖斯定律，由得反应CO2 (g) ＋ H2 (g) ＝ HCOOH (l) ΔH ＝；反应CO2 (g) ＋ H2 (g) ＝ HCOOH (l)的化学平衡常数表达式：K＝；②反应CO2 + H2＝HCOOH是气体总分子数减少的反应，增大压强利于反应进行，CO2的平衡转化率升高；即使在高压和高温条件下，CO2的平衡转化率也不高，为实现CO2加氢向甲酸的高效转化还可以采取的措施是选择合适的催化剂，增大c(H2)；③图1中，阴极上二氧化碳得电子产生HCOO－，电极反应式是CO2 + H2O +2e－＝HCOO－+ OH－；④依据图1，在图2中连接正极的阳极上氢氧根离子失电子产生氧气，碳酸氢根离子在左室阴极上得电子产生甲酸故通入的是碳酸氢盐，补充如下图：。