Question

【題目】能源、環(huán)境與人類的生活和社會發(fā)展密切相關。低碳、環(huán)保,能源的綜合利用是是當今的熱門話題。英國蒂斯河畔斯托克頓市的“空氣燃料合成公司冶竟真的發(fā)明出了一種將空氣變成汽油的高科技技術，而美國科學家最早設計出以甲烷等碳氫化合物為燃料的新型電池，大大提高天然氣的利用效率。據(jù)此，回答下列問題：

（1）“空氣變汽油”這項科技解決環(huán)境問題的意義是_______________________；

（2）“空氣變汽油”其原理可簡化如下：

則：

①合成路線中，NaOH 和鹽酸都可以循環(huán)利用，寫出有關反應式______________________；

②轉變過中，100g5%Na2CO3溶液，電解后，溶液濃度變?yōu)?0%，則生成標準狀況下的氫氣多少升?

（3）天然氣燃料電池最大的障礙是氧化反應不完全，產(chǎn)生________ (填寫化學式)堵塞電極的氣體通道，有人估計，完全避免這種副反應至少還需10年時間。

（4）以下是天然氣燃料電池電解精煉銅的裝置圖：

則，①甲池反應的離子方程式為______________________；

②當乙池中某電極的質量增重12.8g 時,理論上甲池中消耗的CH4在標準狀況下的體積為__________mL，甲池中溶液的pH約為__________(溶液的體積變化忽略不計)；此時向甲池中加入1 L1.0×10-3mol/L的CaCl2溶液，則甲池中________(填“有”或“無”)沉淀生成[已知Ksp(CaCO3)=2.9×10-9]。

Answer 1

【答案】（1）減少空氣中過多的CO2，防止溫室效應加劇 （2）①2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ H2+Cl22HCl ② 62.2L

（3）C （4）①CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O ②1120 13 有

【解析】

試題分析：（1）空氣變油會減少空氣中過多的CO2，防止溫室效應加劇；流程中電解水需要消耗大量的電能。 （2）①電解母液與鹽酸反應后的溶液，生成CO2氣體外，溶液含大量氯化鈉，通電電解，生成NaOH溶液，氯氣與氫氣可合成 HCl，制鹽酸。②100- = 50gH2O生成氫氣在標準狀況下體積50×1/18×22.4 =62.2L。（3）天然氣如果被氧化不完全，則生成固體碳而阻塞電極氣體通道。（4）①甲池離子反應,實際上是CH4與O2在堿性條件下的反應：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O；②乙池A極為陰極，B為陽極，電極A應純銅,，A極有銅析出，質量增加，增重的量為析出銅的質量，12.8g/64g·mol -1 =0.2mol；反應關系式：CH4 ~2OH-~ CO32-~2O2~8e-~4Cu，則甲池消耗的甲烷n(CH4)= 0.2×1/4=0.05mol，標況下的體積1120mL；甲池中消耗的n(OH-)=1/2×n(Cu)= 0.1mol，電解后甲池中c(OH-)=(2-0.1)/1=0. 1mol·L -1 (在強堿性溶液中，CO32-水解忽略)，pH=14-1=13；n(CO32-)=1/4×n(Cu)=1/4×0.2 =0.05mol，兩溶液混合后，體積擴大1倍，c(CO32-)= 0.025mol·L -1 ，c(Ca2+)=1/2×1.0×10 -3 =5×10-4 mol·L -1，Qc =0.025×5×10-4 =1.25×10 -5 >Ksp(CaCO3)= 2.9×10 -9，所以有沉淀生成。