Question

十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。

回答下列问题：

(1)以TiO₂为催化剂的光热化学循环分解CO₂反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。

①上述过程中，能量的变化形式是由________转化为________。

②根据数据计算，分解1molCO₂需________(填“吸收”或“放出”)________kJ的能量。

(2)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH₃的含量，其工作原理示意图如下。

①Pt电极(a)为________极(填“正”或“负”)；Pt电极(b)上的电极反应式为：________。

②该过程总反应的化学反应方程式为________，反应一段时间后，KOH溶液的浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

Answer

光能和热能 化学能 吸收 278 负极 O2＋4e-＋2H2O==4OH- 4NH3＋3O2==2N2＋6H2O 减小

【解析】

(1)由图可知以TiO2为催化剂、光和热条件下分解CO2反应生成CO和O2，根据能量守恒和化学变化中反应热与键能的关系进行判断和计算；

(2)Pt电极(a)通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，发生氧化反应，根据原电池的构成条件和工作原理解答。

(1)①该图中以以TiO2为催化剂、光和热条件下分解CO2反应生成CO和O2，根据能量守恒定律，该反应中，光能和热能转化为化学能，答案：光能和热能；化学能；

②二氧化碳分解生成CO和O2，根据焓变=反应物键能总和-生成物键能总和及焓变与其方程式化学计量数成正比，由2 CO2(g)===2CO(g)+O2(g)及图中数据可有：∆H=2×1598kJ·mol-1-(2×1072+496) kJ·mol-1=+556 kJ·mol-1，所以分解1molCO2需吸收kJ=278 kJ的能量，答案：吸收；278；

(2)①由图可知，Pt电极(a)通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，Pt电极(b)上氧气得电子被还原，电解质溶液为KOH溶液，碱性环境下氧气的放电反应为O2＋4e-＋2H2O==4OH-，答案：负极；O2＋4e-＋2H2O==4OH-；

②由图可知，该电池负极通入氨气发生氧化反应生成氮气，且OH-向负极移动参与反应，负极反应式为：2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O，正极通入氧气发和还原反应生成水，所以电池的总反应的化学方程式为4NH3＋3O2==2N2＋6H2O，OH-在负极参与反应导致KOH浓度减小，答案：4NH3＋3O2==2N2＋6H2O；减小。