Question

有科學家提出“綠色自由”的構想：將CO₂變為燃料或有機化學品。其構想分成3個步驟：
①利用濃碳酸鉀溶液吸收空氣中的CO₂；
②將第①步吸收液電解產生H₂和O₂，同時分離出CO₂；
③將第②步產生的H₂和CO₂在一定條件下轉化成CH₄和水蒸氣。
已知：
H₂（g）+ 1/2O₂（g）=H₂O（l）  △H1= -285.8 kJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l） △H2= -889.6 kJ/mol
H₂O（l）=H₂O（g）  △H3= +44.0 kJ/mol
（1）第③步反應的熱化學方程式為______________________ 。并找出CO₂的等電子體___________(一到二種)
（2）若在第②步電解吸收液時產生11.2LO₂（標準狀況下），則第③步中最多可制得______ L甲烷（標準狀況下）
（3）為探究在密閉容器中進行第③步反應的最佳投料比，某研究小組向恒溫（T1、T2均大于100℃）恒容容器中充入一定量的H₂，在其他條件不變的情況下，改變起始CO₂的物質的量測定達到平衡時CH₄的體積分數，實驗結果如圖所示。則a、c兩點處所的平衡狀態中，氫氣的轉化率的大小關系是α(a)_______α(c)（填“>”“<”或“=”），a、b、c、d四點所處的平衡狀態中，對應的平衡常數Ka、Kb、Kc、Kd的大小關系是__________________。

（4）H₂和CO₂在一定條件下也能轉化成甲酸。甲酸，空氣，質子交換膜和惰性電極組成的燃料電池工作時，負極反應物為_______發生的電極反應可表示為_____________。正極反應物為_________發生的電極反應可表示為______________。

Answer 1

（1）CO₂(g)+4H₂(g)=CH₄(g)+2H₂O(g)    △H=-165.6kJ/mol；CS₂、N₂O
（2）5.6 
（3）<；Ka=Kc>Kb=Kd 
（4）HCOOH；2HCOOH-4e^-=2CO₂↑+4H⁺ ；O₂、H⁺；O₂+ 4e^-+ 4H⁺  = 2H₂O