Question

【題目】CO2是一種主要的溫室氣體，研究CO2的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。

（1）金剛石和石墨燃燒反應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”)更穩定，石墨的燃燒熱ΔH為___。

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

（3）以CO2為原料還可以合成多種物質。工業上常以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氣體與氫氣反應生成氣態乙醇和液態水的熱化學方程式為___。

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。對該流程的分析，下列說法正確的是___。

A.該流程至少包含4種形式的能量轉化

B.裝置X中為了增強水的導電性，通常向其中加入少量Na2SO4或NaOH

C.合成塔中生成乙醇的反應是化合反應

D.流程設計體現了綠色化學思想

③如圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動吹氣流量偵測與控制的功能，非常適合進行現場酒精檢測。該電池負極的電極反應式為_____。

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】

根據圖示能量轉化關系及能量大小判斷物質穩定性，并計算反應熱；根據蓋斯定律計算未知反應的反應熱；根據圖示的原電池裝置判斷電池正負極并寫出電極方程式。

(1)根據圖示可知，相同物質的量的金剛石、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)采用電化學法可將二氧化碳轉化為甲烷，二氧化碳在正極得電子發生還原反應生成甲烷，該轉化的電極反應式是CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-；

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

②A選項，流程圖中包括：光能→電能、電能→化學能，熱能→化學能，化學能→化學能，熱能→動能，故A正確；

B選項，電解過程中加入Na2SO4或NaOH有助于增強溶液導電性，同時在電解過程中也不產生其他影響產率的物質，B正確；

C選項，合成塔中的反應方程式為：6H2+2CO2=CH3CH2OH+3H2O，不是化合反應，故C錯誤；

D選項，產物是乙醇和水，無污染，故D正確；

故答案選ABD。

(4)利用該裝置可以檢測酒精含量，其總反應為CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O，正極反應式為O2+4e-+4H+=2H2O，負極反應式為CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH。