Question

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

(1)下列物質理論上可以作為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循環分解CO2反應為碳減排提供了一個新途徑。該反應的機理及各分子化學鍵完全斷裂時的能量變化如下圖所示。

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

(3)O2輔助的Al-CO2電池能有效利用CO2，且電池反應產物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，則正極的反應式為___；電路中轉移1 mol電子，需消耗CO2_____L(標準狀況)。

Answer 1

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

【解析】

(1)二氧化碳是酸性氧化物，具有堿性的物質均能捕獲CO2，據此分析判斷；

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

(3)該原電池中Al作負極，失電子生成鋁離子，正極上O2反應前后質量、化學性質不變，是催化劑，CO2還原生成C2O，據此分析解答。

(1)二氧化碳是酸性氧化物，具有堿性的物質均能捕獲CO2，反應如下：(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生反應，故答案為：BC；

(2)根據圖象，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反應生成CO和氧氣，根據能量守恒定律知，該反應中，光能和熱能轉化為化學能，反應的焓變=反應物總鍵能-生成物總鍵能，焓變與其方程式計量數成正比，則該反應的熱化學方程式為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；光能和熱能轉化為化學能；

(3)該原電池中Al作負極，失電子生成鋁離子，電極反應式為Al-3e-=Al3+(或2Al-6e-=2Al3+)，根據圖示，正極上O2是輔助反應的發生，是催化劑，電池的正極反應式為：2CO2+2e-=C2O，電池總反應為2Al+6CO2═Al2(C2O4)3，反應中轉移6個電子，因此當電路中轉移1 mol電子，需消耗1molCO2，在標準狀況下的體積為22.4L，故答案為：2CO2+2e-=C2O；22.4。