Question

【題目】CO2是一種主要的溫室氣體，研究CO2的利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。

（1）金剛石和石墨燃燒反應(yīng)中的能量變化如圖所示。在通常狀況下，金剛石和石墨中，__(填“金剛石”或“石墨”)更穩(wěn)定，石墨的燃燒熱ΔH為___。

（2）采用電化學(xué)法可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷，試寫出以氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，該轉(zhuǎn)化的電極反應(yīng)式為___。

（3）以CO2為原料還可以合成多種物質(zhì)。工業(yè)上常以CO2(g)與H2(g)為原料合成乙醇。

①已知：H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol-1

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ·mol-1

2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-256.1kJ·mol-1

則：CO2氣體與氫氣反應(yīng)生成氣態(tài)乙醇和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為___。

②如圖是一種以煙道氣為原料合成乙醇的工作原理示意圖。對(duì)該流程的分析，下列說(shuō)法正確的是___。

A.該流程至少包含4種形式的能量轉(zhuǎn)化

B.裝置X中為了增強(qiáng)水的導(dǎo)電性，通常向其中加入少量Na2SO4或NaOH

C.合成塔中生成乙醇的反應(yīng)是化合反應(yīng)

D.流程設(shè)計(jì)體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想

③如圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀，具有自動(dòng)吹氣流量偵測(cè)與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)酒精檢測(cè)。該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_____。

Answer 1

【答案】石墨 -393.5kJ/mol CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH- 2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H=-305.7kJ/mol ABD CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH

【解析】

根據(jù)圖示能量轉(zhuǎn)化關(guān)系及能量大小判斷物質(zhì)穩(wěn)定性，并計(jì)算反應(yīng)熱；根據(jù)蓋斯定律計(jì)算未知反應(yīng)的反應(yīng)熱；根據(jù)圖示的原電池裝置判斷電池正負(fù)極并寫出電極方程式。

(1)根據(jù)圖示可知，相同物質(zhì)的量的金剛石、石墨燃燒，金剛石放熱多，所以金剛石的能量大于石墨，金剛石和石墨中，石墨更穩(wěn)定；石墨的燃燒熱是1mol石墨完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量，根據(jù)圖示，1mol石墨完全燃燒生成二氧化碳放出(110.5+283.0)=393.5 kJ，所以石墨燃燒的△H=-393.5kJ/mol；

(2)采用電化學(xué)法可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷，二氧化碳在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成甲烷，該轉(zhuǎn)化的電極反應(yīng)式是CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-；

(3) ①根據(jù)蓋斯定律，用第三個(gè)方程式減去3倍的第一個(gè)方程減去2倍的第二個(gè)方程式即得到目標(biāo)方程式，2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l)△H=-305.7 kJ/mol；

②A選項(xiàng)，流程圖中包括：光能→電能、電能→化學(xué)能，熱能→化學(xué)能，化學(xué)能→化學(xué)能，熱能→動(dòng)能，故A正確；

B選項(xiàng)，電解過(guò)程中加入Na2SO4或NaOH有助于增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性，同時(shí)在電解過(guò)程中也不產(chǎn)生其他影響產(chǎn)率的物質(zhì)，B正確；

C選項(xiàng)，合成塔中的反應(yīng)方程式為：6H2+2CO2=CH3CH2OH+3H2O，不是化合反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；

D選項(xiàng)，產(chǎn)物是乙醇和水，無(wú)污染，故D正確；

故答案選ABD。

(4)利用該裝置可以檢測(cè)酒精含量，其總反應(yīng)為CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O，正極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+=2H2O，負(fù)極反應(yīng)式為CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH。