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綜合利用CO2、CO對構建低碳社會有重要意義。(1)Li4SiO4可用於富集得到高濃度CO2。原理是：在500...

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問題詳情：

綜合利用CO2、CO對構建低碳社會有重要意義。

(1) Li4SiO4可用於富集得到高濃度CO2。原理是：在500℃，低濃度CO2與Li4SiO4接觸後生成兩種鋰鹽；平衡後加熱至700℃，反應逆向進行，放出高濃度CO2，Li4SiO4再生。700℃時反應的化學方程式爲____。

(2) 固體氧化物電解池(SOEC)用於高溫共電解CO2/H2O，既可高效製備合成氣(CO＋H2)，又可實現CO2的減排，其工作原理如圖。寫出電極c發生的電極反應式：___________、_____________ 。

(3) 電解生成的合成氣在催化劑作用下發生如下反應：CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)。對此反應進行如下研究：某溫度下在一恆壓容器中分別充入1.2 mol CO和1 mol H2，達到平衡時容器體積爲2 L，且含有0.4 mol CH3OH(g)。此時向容器中再通入0.35 mol CO氣體，則此平衡將_____(填“向正反應方向”“不”或“向逆反應方向”)移動。

(4) 已知：

若*醇的燃燒熱爲ΔH3，試用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(l)的ΔH，則ΔH＝_____。

(5) 利用太陽能和缺鐵氧化物可將廉價CO2熱解爲碳和氧氣，實現CO2再資源化，轉化過程如圖所示，若用1 mol缺鐵氧化物與足量CO2完全反應可生成______mol C(碳)。

【回答】

Li2CO3+Li2SiO3=CO2+Li4SiO4 CO2+2e－ = CO+O2− H2O+2e－ = H2+O2− 向逆反應方向 2ΔH1－ΔH2－ΔH3 0.1

【分析】

(1)根據資訊分析和質量守恆書寫低濃度CO2與Li4SiO4接觸後生成的兩種鋰鹽，再書寫平衡後加熱至700℃，反應逆向進行，放出高濃度CO2，Li4SiO4再生的方程式。

(2)其工作原理如圖，電極c上CO2中C化合價降低，H2O中H化合價降低，作電解池的*極。

(3)先計算平衡時H2(g)、CO(g)和CH3OH(g)物質的量，求出平衡常數，再求出向容器中再通入0.35 mol CO氣體時容器體積，求出濃度商並與平衡常數比較。

(4)根據圖像和燃燒熱的概念得到三個熱反應方程式，再根據蓋斯定律計算。

(5)根據圖中資訊得到反應方程式，再根據方程式計算。

【詳解】

(1)在500℃，低濃度CO2與Li4SiO4接觸後生成兩種鋰鹽，根據元素守恆得到兩種鋰鹽爲Li2CO3和Li2SiO3；平衡後加熱至700℃，反應逆向進行，放出高濃度CO2，Li4SiO4再生。700℃時反應的化學方程式爲Li2CO3+ Li2SiO3 = CO2+Li4SiO4；故*爲：Li2CO3+ Li2SiO3 = CO2+Li4SiO4。

(2)其工作原理如圖，電極c上CO2中C化合價降低，H2O中H化合價降低，作電解池的*極，電極c發生的電極反應式：CO2+2e－ = CO+O2−、H2O+2e－ = H2+O2−；故*爲：CO2+2e－ = CO+O2−、H2O+2e－ = H2+O2−。

(3)某溫度下在一恆壓容器中分別充入1.2 mol CO和1 mol H2，達到平衡時容器體積爲2 L，且含有0.4 mol CH3OH(g)，則消耗0.8mol H2(g)，0.4mol CO(g)，剩餘0.2mol H2(g)和0.8mol CO(g)，此時容器內氣體物質的量共0.2mol +0.8mol+0.4mol= 1.4mol，容器體積爲2L，此時平衡常數爲；此時向容器中再通入0.35 mol CO氣體，則氣體物質的量爲1.75mol，根據恆溫恆壓下氣體體積之比等於物質的量之比，得到容器體積爲，此時CO物質的量爲1.15mol，則濃度商，因此平衡將向逆反應方向移動；故*爲：向逆反應方向。

(4)根據圖像得到H2(g) ＋O2(g) = H2O(l) ΔH1，CO2(g) = CO(g) ＋O2(g) ΔH2，*醇的燃燒熱爲ΔH3，即CH3OH(l)＋O2(g) = CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3，將第一個方程式乘以2減去第二個方程式，再減去第三個方程式得到CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(l)的ΔH，則ΔH＝2ΔH1－ΔH2－ΔH3；故*爲：2ΔH1－ΔH2－ΔH3。