Question

19．二氧化碳捕集、存儲和轉(zhuǎn)化是當(dāng)今化學(xué)研究的熱點問題之一．
（1）CO₂轉(zhuǎn)化途徑之一是利用太陽能或生物質(zhì)能分解水制H₂，然后將H₂與CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇（CH₃OH）、二甲醚（CH₃OCH₃）等．已知：
甲醇合成反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1
二甲醚合成反應(yīng)：2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-24.5kJ•mol^-1
則由H₂和CO₂制備二甲醚2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）的△H-122.5kJ．Mol^-1
（2）甲醇是一種可再生的清潔能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景．
已知：25℃，1.01×10⁵Pa時，1.6g液態(tài)甲醇完全燃燒，當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時，放出36.29kJ的熱量，寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ•mol^-1．
（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脫氮工藝進(jìn)行處理，在硝化細(xì)菌的作用下，將NH₄⁺氧化為NO₃^-（2NH₄⁺+3O₂=2HNO₂+2H₂O+2H⁺；2HNO₂+O₂=2HNO₃）．然后加入甲醇，甲醇和NO₃^-反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無毒氣體．
①上述方法中，1.0g銨態(tài)氮元素轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮元素時需氧氣的質(zhì)量為4.6g．
②寫出加入甲醇后反應(yīng)的離子方程式：6NO₃^-+5CH₃OH+6H⁺=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O．

Answer 1

分析 （1）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-24.5kJ•mol^-1，①×2+②得，2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.5kJ•mol^-1，據(jù)此進(jìn)行分析；
（2）依據(jù)燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，題干所給量計算32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)焓變；
（3）①根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算消耗氧氣；
②甲醇和NO₃^-反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無毒氣體，應(yīng)是生成N₂、CO₂，反應(yīng)還生成水．

解答 解：（1）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-24.5kJ•mol^-1，①×2+②得，2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.5kJ•mol^-1，
故答案為：-122.5；
（2）在25℃、101kPa下，1.6g液態(tài)甲醇完全燃燒，當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時，放出36.29kJ的熱量，則32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為725.8KJ；則表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ•mol^-1；
（3）①1g銨態(tài)氮元素物質(zhì)的量為$\frac{1g}{14g/mol}$=$\frac{1}{14}$mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮元素時需氧的物質(zhì)的量為$\frac{\frac{1}{14}mol×[5-（-3）]}{4}$=$\frac{1}{7}$mol，需要氧氣質(zhì)量為$\frac{1}{7}$mol×32g/mol≈4.6g，
故答案為：4.6；
②甲醇和NO₃^-反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無毒氣體，應(yīng)是生成N₂、CO₂，反應(yīng)還生成水，反應(yīng)離子方程式為：6NO₃^-+5CH₃OH+6H⁺=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O，
故答案為：6NO₃^-+5CH₃OH+6H⁺=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O．

點評 本題比較綜合，涉及反應(yīng)熱計算、燃燒熱化學(xué)方程式的書寫、電極反應(yīng)式書寫、氧化還原反應(yīng)計算等，是對學(xué)生綜合能力考查，難度中等．