Question

【題目】CO2是一種廉價的碳資源，資源化利用CO2具有重要的工業(yè)與環(huán)境意義。

(1)下列物質(zhì)理論上可以作為CO2捕獲劑的是____(填序號)。

A．NH4Cl溶液 B．(NH4)2CO3溶液 C．氨水 D．稀H2SO4

(2)以TiO2為催化劑的光熱化學(xué)循環(huán)分解CO2反應(yīng)為碳減排提供了一個新途徑。該反應(yīng)的機(jī)理及各分子化學(xué)鍵完全斷裂時的能量變化如下圖所示。

該轉(zhuǎn)化過程①中會____能量(填“吸收”或“釋放”)；CO2分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______，實現(xiàn)該反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化方式是________。

(3)O2輔助的Al-CO2電池能有效利用CO2，且電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)。是重要的化工原料，工作原理如圖所示。若正極上CO2還原生成C2O，則正極的反應(yīng)式為___；電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子，需消耗CO2_____L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

Answer 1

【答案】BC 吸收 2CO2(g)═2CO(g)+O2(g) △H=+60kJ/mol 光能和熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 2CO2+2e-=C2O 22.4

【解析】

(1)二氧化碳是酸性氧化物，具有堿性的物質(zhì)均能捕獲CO2，據(jù)此分析判斷；

(2)根據(jù)圖象，過程①中鈦氧鍵斷裂；以TiO2為催化劑、光和熱條件下分解CO2反應(yīng)生成CO和氧氣，根據(jù)能量守恒判斷能量轉(zhuǎn)化方式，結(jié)合反應(yīng)的焓變=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能計算書寫反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

(3)該原電池中Al作負(fù)極，失電子生成鋁離子，正極上O2反應(yīng)前后質(zhì)量、化學(xué)性質(zhì)不變，是催化劑，CO2還原生成C2O，據(jù)此分析解答。

(1)二氧化碳是酸性氧化物，具有堿性的物質(zhì)均能捕獲CO2，反應(yīng)如下：(NH4)2CO3+CO2+H2O=2 NH4HCO3，NH3·H2O+CO2= NH4HCO3，NH4Cl溶液與稀H2SO4是酸性溶液，與二氧化碳都不能發(fā)生反應(yīng)，故答案為：BC；

(2)根據(jù)圖象，過程①中鈦氧鍵斷裂會吸收能量，以TiO2為催化劑、光和熱條件下分解CO2反應(yīng)生成CO和氧氣，根據(jù)能量守恒定律知，該反應(yīng)中，光能和熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，反應(yīng)的焓變=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，焓變與其方程式計量數(shù)成正比，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2CO2(g)═2CO(g)+O2(g) △H=(1598-1072-496)kJ/mol×2=+60kJ/mol，故答案為：吸收；2CO2(g)═2CO(g)+O2(g) △H=+60kJ/mol；光能和熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；

(3)該原電池中Al作負(fù)極，失電子生成鋁離子，電極反應(yīng)式為Al-3e-=Al3+(或2Al-6e-=2Al3+)，根據(jù)圖示，正極上O2是輔助反應(yīng)的發(fā)生，是催化劑，電池的正極反應(yīng)式為：2CO2+2e-=C2O，電池總反應(yīng)為2Al+6CO2═Al2(C2O4)3，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移6個電子，因此當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子，需消耗1molCO2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4L，故答案為：2CO2+2e-=C2O；22.4。