有科学家提出“绿色自由”的构想：将CO2变为燃料或有机化学品。其构想分成3个步骤：①利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO2；②将第①步吸收液电解产生H2和O2，同时分离出CO2；

Question

有科学家提出“绿色自由”的构想：将CO ₂ 变为燃料或有机化学品。其构想分成3个步骤：
①利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO ₂ ；
②将第①步吸收液电解产生H ₂ 和O ₂ ，同时分离出CO ₂ ；
③将第②步产生的H ₂ 和CO ₂ 在一定条件下转化成CH ₄ 和水蒸气。
已知：
H ₂ （g）+ 1/2O ₂ （g）=H ₂ O（l）  △H1= -285.8 kJ/mol
CH ₄ （g）+2O ₂ （g）=CO ₂ （g）+2H ₂ O（l） △H2= -889.6 kJ/mol
H ₂ O（l）=H ₂ O（g）  △H3= +44.0 kJ/mol
（1）第③步反应的热化学方程式为______________________ 。并找出CO ₂ 的等电子体___________(一到二种)
（2）若在第②步电解吸收液时产生11.2LO ₂ （标准状况下），则第③步中最多可制得______ L甲烷（标准状况下）
（3）为探究在密闭容器中进行第③步反应的最佳投料比，某研究小组向恒温（T1、T2均大于100℃）恒容容器中充入一定量的H ₂ ，在其他条件不变的情况下，改变起始CO ₂ 的物质的量测定达到平衡时CH ₄ 的体积分数，实验结果如图所示。则a、c两点处所的平衡状态中，氢气的转化率的大小关系是α(a)_______α(c)（填“>”“<”或“=”），a、b、c、d四点所处的平衡状态中，对应的平衡常数Ka、Kb、Kc、Kd的大小关系是__________________。

（4）H ₂ 和CO ₂ 在一定条件下也能转化成甲酸。甲酸，空气，质子交换膜和惰性电极组成的燃料电池工作时，负极反应物为_______发生的电极反应可表示为_____________。正极反应物为_________发生的电极反应可表示为______________。

Answer 1

（1）CO ₂ (g)+4H ₂ (g)=CH ₄ (g)+2H ₂ O(g)    △H=-165.6kJ/mol；CS ₂ 、N ₂ O
（2）5.6 
（3）<；Ka=Kc>Kb=Kd 
（4）HCOOH；2HCOOH-4e ^- =2CO ₂ ↑+4H ⁺  ；O ₂ 、H ⁺ ；O ₂ + 4e ^- + 4H ⁺   = 2H ₂ O