Question

Ⅰ．在一定條件下，科學(xué)家利用從煙道氣中分離出CO2與太陽能電池電解水產(chǎn)生的H2合成甲醇，其過程如下圖所示，試回答下列問題：

（1）該合成路線對(duì)于環(huán)境保護(hù)的價(jià)值在于 。

（2）15～20%的乙醇胺（HOCH2CH2NH2）水溶液具有弱堿性，上述合成線路中用作CO2吸收劑。用離子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱堿性的原因 。

（3）CH3OH、H2的燃燒熱分別為：△H＝－725.5 kJ/mol、△H＝－285.8 kJ/mol，寫出工業(yè)上以CO2、H2合成CH3OH的熱化學(xué)方程式： 。

Ⅱ．將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為甲醚的反應(yīng)原理為：

2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)

已知一定壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率見下表：

投料比[n(H2) / n(CO2)]	500 K	600 K	700 K	800 K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

 

（4）該反應(yīng)的焓變△H 0，熵變△S 0（填＞、＜或＝）。

（5）用甲醚作為燃料電池原料，在堿性介質(zhì)中該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式 。

（6）若以1.12 L·min-1（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的速率向該電池中通入甲醚（沸點(diǎn)為-24.9 ℃），用該電池電解500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，通電0.50 min后，理論上可析出金屬銅 g。

 

Answer 1

（1）有利于防止溫室效應(yīng) （2分）

（2）HOCH2CH2NH2+H2O HOCH2CH2NH3++OH- （2分）

（3）CO2(g)+3 H2(g)= CH3 OH(l)+ H2O(l) △H=-131.9kJ/mol （3分）

（4）< (1分)，< (1分)

(5) CH3 OCH3 -12e-+16 OH-=2CO32-+11 H2O (3分 )

（6）9.6（2分 ）

【解析】

試題分析：（1）氫氣與二氧化碳合成甲醇，減少了二氧化碳的排放，有利于防止溫室效應(yīng)

（2）HOCH2CH2NH2水解使溶液呈堿性，發(fā)生的離子方程式為HOCH2CH2NH2+H2O HOCH2CH2NH3++OH-

（3）根據(jù)蓋斯定律，將甲醇與氫氣的燃燒熱化學(xué)方程式作相應(yīng)調(diào)整，得△H=－285.8 kJ/mol×3-(－725.5 kJ/mol)=-131.9kJ/mol,所以合成甲醇的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3 H2(g)= CH3 OH(l)+ H2O(l) △H=-131.9kJ/mol

（4）隨溫度升高，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低，說明升溫平衡向逆向移動(dòng)，正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，△H<0，反應(yīng)物氣體的總物質(zhì)的量是8mol，生成物氣體的總物質(zhì)的量是4mol，所以△S<0；

（5）該電池負(fù)極是甲醚發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性介質(zhì)中生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為CH3 OCH3 -12e-+16 OH-=2CO32-+11 H2O

（6）0.5min甲醚的通入量是0.025mol，轉(zhuǎn)移電子是0.3mol，根據(jù)得失電子守恒，Cu2++2e-=Cu，最終得0.15mol銅，其質(zhì)量是9.6g。

考點(diǎn)：考查化學(xué)與工業(yè)的聯(lián)系，生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響，蓋斯定律對(duì)應(yīng)用，化學(xué)平衡理論的應(yīng)用，電化學(xué)原理的應(yīng)用