19. 利用太阳能光解水,制备的H
2用于还原CO
2合成甲醇,可实现资源的再利用。
(1)中国科学家研究的复合光催化剂[碳纳米点(CQDs)/氮化碳(C
3N
4)纳米复合物]可以利用太阳光高效分解水,其原理如图1所示。反应Ⅰ的化学方程式为
___。
(2)H
2和CO、CO
2在催化剂的作用下合成甲醇的主要反应如下:
第一步:CO
2(g)+H
2(g)
CO(g)+H
2O(g)ΔH
1=+41kJ·mol
-1第二步:CO(g)+2H
2(g)
CH
3OH(g)ΔH
2=-99kJ·mol
-1①CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH=
___。
②第二步反应中的相关的化学键键能(E)数据如表,试计算x=
___。
化学键 | H-H | C-O | C≡O(CO) | H-O | C-H |
E/kJ·mol-1 | 436 | x | 1076 | 465 | 413 |
(3)在水溶液中电解CO
2生成甲醇的原理如图2所示。
①写出A电极生成甲醇的电极反应式:
___。
②A极生成1mol甲醇时,B极生成气体在标准状况下的体积是
___。
(4)如图3所示,用甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型燃料电池做电源,对A、B装置通电一段时间后,发现有1.6g甲醇参加反应且③电极增重(假设工作时无能量损失)。请回答下列问题:
①分别指出F电极、②电极的名称
___、
___。
②图中④电极的反应式:
___。E电极的反应式:
___。图中①电极上产生的实验现象是
___。
③若A池中原混合液的体积为500mL,CuSO
4、K
2SO
4浓度均为0.1mol/L,电解过程中A池中共收集到标准状况下的气体
___L。A池中pH的变化
___(填“增大”,“减小”或“不变”)