Question

16．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．

①在通常狀況下，金剛石和石墨中，石墨（填“金剛石”或“石墨”）更穩(wěn)定，石墨的燃燒熱（△H）為-393.5kJ•mol^-1．
②石墨與CO₂反應(yīng)生成CO的熱化學(xué)方程式：C（s、石墨）+CO₂（g）═2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1．
（2）CO₂為原料還可合成多種物質(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=+44  kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2  kJ•mol^-1
2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-256.1  kJ•mol^-1．
則：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（l）△H=-305.7kJ•mol^-1．
②如圖1是一種以煙道氣為原料合成乙醇的工作原理示意圖．

對(duì)上述流程的分析，下列說(shuō)法正確的是AD．
A、該流程至少包含4種形式的能量轉(zhuǎn)化
B、裝置X為原電池裝置
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)的環(huán)保思想
③如圖2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)．（醋酸化學(xué)式為CH₃COOH）該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃CH₂OH-4e^-+H₂O═4H⁺+CH₃COOH．

Answer 1

分析 （1）①物質(zhì)能量越高，物質(zhì)越不穩(wěn)定；燃燒熱是在25攝氏度，101 kPa時(shí)，1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，依據(jù)圖象判斷石墨的燃燒熱；
②根據(jù)圖示，寫(xiě)出熱化學(xué)方程式：C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5KJ/mol ①
                            CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283KJ/mol   ②
根據(jù)蓋斯定律來(lái)分析；
（2）①依據(jù)所給的熱化學(xué)方程式，根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)，將已知熱化學(xué)方程式進(jìn)行變形得到目標(biāo)反應(yīng)，反應(yīng)熱也做相應(yīng)的變化即可；
②A．該流程至少包含太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和動(dòng)能等
B．裝置X中是電解水生成氧氣的反應(yīng)，是電解池；
C．合成塔中生成乙醇的反應(yīng)不是化合反應(yīng)；
D．過(guò)程中利用陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和動(dòng)能等，流程設(shè)計(jì)體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想；
③由裝置圖可知酒精在負(fù)極被氧氣氧化發(fā)生氧化反應(yīng)生成醋酸．

解答 解：（1）①圖象分析金剛石能量高于石墨，能量越低越穩(wěn)定，所以說(shuō)明石墨穩(wěn)定，圖象分析1mol石墨完全燃燒生成1mol二氧化碳放出的熱量為393.5kJ，則石墨的燃燒熱為△H=-393.5kJ?mol^-1；
故答案為：石墨；-393.5kJ?mol^-1；
②根據(jù)圖示，可知熱化學(xué)方程式：C（S、石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5KJ/mol ①
                            CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283KJ/mol   ②
根據(jù)蓋斯定律，將①-②×2可得：C（s、石墨）+CO₂（g）═2CO（g）；△H=+172.5 kJ•mol^-1，故答案為：C（s、石墨）+CO₂（g）═2CO（g）；△H=+172.5 kJ•mol^-1；
（2）已知：①a、H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1
b、CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1
c、2CO（g）+4H₂ （g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-256.1kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律c-b×2-3a得到：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（l）△H=-305.7kJ•mol^-1 ；
故答案為：-305.7kJ•mol^-1 ；
②A．該流程至少包含太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和動(dòng)能等，該流程至少包含4種形式的能量轉(zhuǎn)化，故A正確；
B．裝置X中是由水生成氧氣的反應(yīng)，是電解反應(yīng)，即是電解池，故B錯(cuò)誤；
C．2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（l），反應(yīng)可知合成塔中生成乙醇的反應(yīng)不是化合反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D．過(guò)程中利用陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和動(dòng)能等，流程設(shè)計(jì)體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想，故D正確；
故答案為：AD；
③由裝置圖可知酒精在負(fù)極被氧氣氧化發(fā)生氧化反應(yīng)生成醋酸，負(fù)極反應(yīng)為CH₃CH₂OH-4e^-+H₂O=4H⁺+CH₃COOH，故答案為：CH₃CH₂OH-4e^-+H₂O=4H⁺+CH₃COOH．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)反應(yīng)能量變化，原電池、電解池原理分析應(yīng)用，熱化學(xué)方程式、電解反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)式解題關(guān)鍵，題目難度中等．