Question

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

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：①在阳极区发生的反应包括______和H++HCO3-═H2O+CO2↑．②简述CO32-在阴极区再生的原理______．（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）+12O2（g）═H2O（g）△H1=-242kJ/molCH3OH（g）+32O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H2=-676kJ/mol①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）．（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”）．②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将______（填写“增大”、“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计）．③A电极附近甲醇发生的电极反应式为______．





Answer 1

（1）①装置图分析与电源正极相连的为电解池的阳极，与电源负极相连的为电解池的阴极，阳极上是氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②在阴极区，溶液中H⁺放电，破坏水的电离平衡，OH^-浓度增大，OH^-与HCO₃^-反应生成CO₃^2-，所以CO₃^2-再生，
故答案为：在阴极区，溶液中H⁺放电，OH^-浓度增大，OH^-与HCO₃^-反应生成CO₃^2-，所以CO₃^2-再生；
（2）①a、H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
b、CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
阳极盖斯定律a×3-b得到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；
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol； 
②CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol；反应是放热反应，反应物能量高于生成物，生成的气态检出和水变化为液体会放出热量，分析图象可知a符合；
故答案为：a；
（3）①原电池原理分析，甲醇在负极失电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应，电子从负极氧外电路流向正极，即A到B；
故答案为：从A到B；
②B电极反应是氧气得到电子生成氢氧根离子在酸性溶液中生成水，氢离子通过交换膜移向正极，溶液PH不变，故答案为：不变：
③A电极是原电池负极失电子发生氧化反应，在酸溶液中生成二氧化碳，电极反应依据氢离子进行电荷配平得到，CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑，
故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑．