Question

【題目】國際社會發出落實《巴黎協定》，推動綠色低碳轉型，構建人類命運共同體的積極信號。生態工業和循環經濟成為綜合解決人類資源、環境和經濟發展的一條有效途徑。

（1）水是“生命之基質”，是“永遠值得探究的物質”。

以鉑陽極和石墨陰極設計電解池，通過電解NH4HSO4溶液產生(NH4)2S2O8，再與水反應得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循環使用。

①陽極的電極反應式是__。

②制備H2O2的總反應方程式是__。

（2）CO2的資源化利用能有效減少CO2排放，充分利用碳資源。

CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉化方法，其過程中主要發生下列反應：

反應Ⅰ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ·mol1

反應Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5kJ·mol1

在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下，CO2平衡轉化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中：

CH3OCH3的選擇性=×100％

①溫度高于300℃，CO2平衡轉化率隨溫度升高而上升的原因是__。

②220℃時，在催化劑作用下CO2與H2反應一段時間后，測得CH3OCH3的選擇性為48%（圖中A點）。不改變反應時間和溫度，一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有__。

廢物再利用。如圖裝置加以必要的導線連接后達到利用粗銅精煉目的。

①A燒杯是__(填“電解池”或“原電池”)。

②其中Zn接B燒杯中的__，（填“粗銅”或“純銅”），B燒杯中應該盛__溶液。

③分別寫出石墨棒和純銅棒的電極反應式

石墨棒：___，

純銅棒：__。

Answer 1

【答案】2HSO4-－2e-=S2O82＋2H+(或2SO42-－2e-=S2O82) 2H2OH2O2＋H2↑ 反應Ⅰ的ΔH＞0，反應Ⅱ的ΔH＜0，溫度升高使CO2轉化為CO的平衡轉化率上升，使CO2轉化為CH3OCH3的平衡轉化率下降，且上升幅度超過下降幅度 增大壓強，使用對反應Ⅱ催化活性更高的催化劑 原電池 純銅 CuSO4（或其它易溶性的銅鹽） 2H++2e-=H2↑ Cu2++2e-=Cu

【解析】

(1)①電解NH4HSO4溶液得過硫酸銨，電解反應方程式為：2NH4HSO4(NH4)2S2O8＋H2↑，陽極上SO42被氧化生成S2O82，溶液呈酸性，電極反應為2HSO4-－2e-=S2O82＋2H+(或2SO42-－2e-=S2O82)，故答案為：2HSO4-－2e-=S2O82＋2H+(或2SO42-－2e-=S2O82)；

②通過電解NH4HSO4溶液產生(NH4)2S2O8，再與水反應得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循環使用，電解NH4HSO4溶液得過硫酸銨，電解反應方程式為：2NH4HSO4(NH4)2S2O8＋H2↑，(NH4)2S2O8溶液送往水解器中減壓水解、蒸發，蒸出過氧化氫的水溶液，剩余溶液流到陰極室再循環使用，說明(NH4)2S2O8水解生成雙氧水和硫酸氫銨，反應方程式為(NH4)2S2O8＋2H2O＝2NH4HSO4＋H2O2，則制備H2O2的總反應方程式是2H2OH2O2＋H2↑，故答案為：2H2OH2O2＋H2↑；

(2)①溫度高于300℃，CO2平衡轉化率隨溫度升高而上升的原因是反應Ⅰ的△H＞0，反應Ⅱ的△H＜0，溫度升高使CO2轉化為CO的平衡轉化率上升，使CO2轉化為CH3OCH3的平衡轉化率下降，且上升幅度超過下降幅度或反應Ⅰ為吸熱，反 應Ⅱ為放熱，溫度高于300℃時，以反應Ⅰ占主導，故答案為：反應Ⅰ的ΔH＞0，反應Ⅱ的ΔH＜0，溫度升高使CO2轉化為CO的平衡轉化率上升，使CO2轉化為CH3OCH3的平衡轉化率下降，且上升幅度超過下降幅度；

②220℃時，在催化劑作用下CO2與H2反應一段時間后，測得CH3OCH3的選擇性為48%，不改變反應時間和溫度，一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有增大壓強、使用對反應Ⅱ催化活性更高的催化劑，故答案為：增大壓強，使用對反應Ⅱ催化活性更高的催化劑；

(3)①A燒杯含有兩個活潑性不同的電極，有自發的氧化還原反應，形成了閉合回路，存在電解質溶液，屬于原電池裝置，B燒杯就存在了外加電源，屬于電解裝置，達到粗銅精煉的目的，故答案為：原電池；

②電解精煉銅時，粗銅做陽極，與電源的正極相連，純銅做陰極，與電源的負極相連；電解質溶液必須是含有銅離子的可溶性的鹽，如硫酸銅溶液或其它易溶性的銅鹽等，故答案為：純銅；CuSO4(或其它易溶性的銅鹽)；

③石墨棒是原電池的正極，發生電極反應為：2H＋＋2e＝H2↑；純銅棒是電解池的陰極，電極反應為：Cu2span>＋＋2e＝Cu，故答案為：2H＋＋2e＝H2↑；Cu2＋＋2e＝Cu。