10. CO₂是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：

(1)CO₂可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，CO₂主要转化为______(写离子符号);若所得溶液c(HCO₃⁻)∶c(CO₃²⁻)=2∶1，溶液pH=___________。(室温下，H₂CO₃的K1=4×10⁻⁷;K2=5×10⁻¹¹)

(2)CO₂与CH₄经催化重整，制得合成气：

CH₄(g)+ CO₂(g)2CO (g)+ 2H₂(g)

①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：

则该反应的ΔH=_________。分别在VL恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压，容积可变)中，加入CH₄和CO₂各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_______(填“A” 或“B ”)。

②按一定体积比加入CH₄和CO₂，在恒压下发生反应，温度对CO和H₂产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900℃的原因是________。

(3)O2辅助的Al～CO₂电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO₂，电池反应产物Al₂(C₂O₄)₃是重要的化工原料。

电池的负极反应式：________。

电池的正极反应式：6O₂+6e⁻6O₂⁻

6CO₂+6O₂⁻3C₂O₄²⁻

反应过程中O₂的作用是________。

该电池的总反应式：________。

【答案】 (1). CO₃^2- (2). 10 (3). +120 kJ·mol^-1 (4). B (5). 900 ℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低。 (6). Al–3e^–=Al³⁺(或2Al–6e–=2Al³⁺) (7). 催化剂 (8). 2Al+6CO₂=Al₂(C₂O₄)₃

【解析】分析：本题考查的是化学反应原理的综合应用，主要包括反应与能量以及化学反应速率、平衡的相关内容。只需要根据题目要求，利用平衡速率的方法进行计算即可。

详解：(1)CO₂可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，因为得到溶液的碱性较强，所以CO₂主要转化为碳酸根离子(CO₃^2-)。若所得溶液c(HCO₃⁻)∶c(CO₃²⁻)=2∶1，，则根据第二步电离平衡常数K₂==5×10⁻¹¹，所以氢离子浓度为1×10^-10mol/L，pH=10。

(2)①化学反应的焓变应该等于反应物键能减去生成物的键能，所以焓变为(4×413+2×745)-(2×1075+2×436)= +120 kJ·mol^-1。初始时容器A、B的压强相等，A容器恒容，随着反应的进行压强逐渐增大(气体物质的量增加);B容器恒压，压强不变;所以达平衡时压强一定是A中大，B中小，此反应压强减小平衡正向移动，所以B的反应平衡更靠右，反应的更多，吸热也更多。

②根据图3得到，900℃时反应产率已经比较高，温度再升高，反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下降，所以选择900℃为反应最佳温度。

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(3)明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al³⁺，方程式为：Al–3e–=Al³⁺(或2Al–6e–=2Al³⁺)。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6CO₂=Al₂(C₂O₄)₃。

点睛：本题的第(2)小问中的①涉及了恒容容器和恒压容器在不同反应中的影响。此类问题可以直接利用如下的结论：如果初始状态完全相同，是由恒容和恒压的区别，则一定是恒压容器更有利于反应的进行。除非是气体物质的量不变的反应，恒压和恒容是一样的。本就可以直接得到，容器B恒压，所以有利于反应进行，反应的更多，热量也更多。