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(2010•南京三模)一种将CO2变为燃料或有机化学品的构想分成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;③将第②步产生的H2和CO2在
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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;
③将第②步产生的H2和CO2在一定条件下转化成CH4和H2O2.
已知:H2(g)+
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CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H2=-889.6kJ/mol
H2O(l)=H2O(g)△H3=+44.0kJ/mol
(1)第③步反应的热化学方程式为______.
(2)若在第②步电解吸收液时产生11.2LO2(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H2,在其他条件不变的情况下,改变起始CO2的物质的量测定达到平衡时CH4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a(a)______a(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)H2和CO2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,负极发生的电极反应可表示为______.
▼优质解答
答案和解析
(1)已知:H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H1=-285.8kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H2=-889.6kJ/mol
H2O(l)=H2O(g)△H3=+44.0kJ/mol
根据盖斯定律△H=4△H1-△H2=-253.6kJ/mol;故答案为:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-253.6kJ/mol;
(2)根据方程:2H2O
2H2↑+O2↑ CO2+4H2=CH4+2H2O; 2H2 ~O2 ~
CH4
11.2L 5.6L
故答案为:5.6L;
(3)增大二氧化碳的浓度平衡正移,氢气的转化率增大,所以氢气的转化率的大小关系是a(a)<a(c);由于平衡常数只与温度有关,升高温度平衡逆移,K要减小,故答案为:<;Ka=Kc>Kb=Kd;
(4)甲酸和空气,质子交换膜和惰性电极组成的燃料电池,则燃料为负极反应物,即甲酸为负极反应物,所以负极反应为:HCOOH-2e-=CO2↑+2H+;
故答案为:甲酸和空气,质子交换膜和惰性电极组成的燃料电池,则燃料为负极反应物,即甲酸为负极反应物.
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CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H2=-889.6kJ/mol
H2O(l)=H2O(g)△H3=+44.0kJ/mol
根据盖斯定律△H=4△H1-△H2=-253.6kJ/mol;故答案为:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-253.6kJ/mol;
(2)根据方程:2H2O
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11.2L 5.6L
故答案为:5.6L;
(3)增大二氧化碳的浓度平衡正移,氢气的转化率增大,所以氢气的转化率的大小关系是a(a)<a(c);由于平衡常数只与温度有关,升高温度平衡逆移,K要减小,故答案为:<;Ka=Kc>Kb=Kd;
(4)甲酸和空气,质子交换膜和惰性电极组成的燃料电池,则燃料为负极反应物,即甲酸为负极反应物,所以负极反应为:HCOOH-2e-=CO2↑+2H+;
故答案为:甲酸和空气,质子交换膜和惰性电极组成的燃料电池,则燃料为负极反应物,即甲酸为负极反应物.
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