Question

【題目】甲酸（HCOOH）是一種可再生的儲氫物質，其產生、儲存和應用H2的循環示意圖如下。

（1）HCOOH的結構式是________。

（2）產生H2：上圖中光催化產生H2的化學方程式是________。

（3）儲存H2：

Ⅰ．CO2加氫法：

①已知：2HCOOH (l) ＋ O2 (g) ＝ 2CO2 (g) ＋ 2H2O (l) ΔH ＝－510 kJ·mol1

2H2 (g) ＋ O2 (g) ＝ 2H2O (l) ΔH ＝－572 kJ·mol1

則CO2 (g) ＋ H2 (g) ＝ HCOOH (l) ΔH ＝________。

此反應的化學平衡常數表達式：K＝________。

②增大壓強，CO2的平衡轉化率升高，原因是________。

即使在高壓和高溫條件下，CO2的平衡轉化率也不高，為實現CO2加氫向甲酸的高效轉化還可以采取的措施是________。

Ⅱ．電化學還原法：

在碳酸氫鹽的水溶液中，CO2還原成甲酸的原理如圖1所示。

③圖1中，陰極的電極反應式是________。

④依據圖1，在圖2的方框中填出相應物質的化學式或離子符號_____。

Answer 1

【答案】 2H2O ==== 2H2↑+ O2↑ －31 kJ·mol1 反應CO2 + H2＝HCOOH是氣體總分子數減少的反應，增大壓強利于反應進行 選擇合適的催化劑，增大c(H2) CO2 + H2O +2e－＝HCOO－+ OH－

【解析】（1）HCOOH的結構式是；（2）根據圖中信息可知，水催化分解產生O２和H2的化學方程式是2H2O == 2H2↑+ O2↑；（3）①已知反應①2HCOOH (l) ＋ O2 (g) ＝ 2CO2 (g) ＋ 2H2O (l) ΔH１ ＝－510 kJ·mol1，②2H2 (g) ＋ O2 (g) ＝ 2H2O (l) ΔH２ ＝－572 kJ·mol1

，根據蓋斯定律，由得反應CO2 (g) ＋ H2 (g) ＝ HCOOH (l) ΔH ＝；反應CO2 (g) ＋ H2 (g) ＝ HCOOH (l)的化學平衡常數表達式：K＝；②反應CO2 + H2＝HCOOH是氣體總分子數減少的反應，增大壓強利于反應進行，CO2的平衡轉化率升高；即使在高壓和高溫條件下，CO2的平衡轉化率也不高，為實現CO2加氫向甲酸的高效轉化還可以采取的措施是選擇合適的催化劑，增大c(H2)；③圖1中，陰極上二氧化碳得電子產生HCOO－，電極反應式是CO2 + H2O +2e－＝HCOO－+ OH－；④依據圖1，在圖2中連接正極的陽極上氫氧根離子失電子產生氧氣，碳酸氫根離子在左室陰極上得電子產生甲酸故通入的是碳酸氫鹽，補充如下圖：。