Question

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

（1）該合成路線對于環境保護的價值在于

 

；
（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=-725.5kJ/mol、△H=-285.8kJ/mol，寫出工業上以CO₂、H₂合成CH₃OH的熱化學方程式：

 

；
（4）科學家發明了一種基于如圖所示原理的廉價光電化學電池裝置，寫出光照時半導體電極表面發生的電極反應式

 

．目前應用最多的半導體材料是Si，甚至有人提出硅是“21世紀的能源”，硅可作為新能源的原因可能的是

 

．
a．在自然界中存在大量的單質硅
b．硅可以通過化學方法“再生”
c．硅具有較強的親氧性，燃燒放出的熱量多
d．硅的化學性質不活潑，便于安全運輸、貯存．

Answer 1

分析：（1）根據二氧化碳造成的危害進行分析；
（2）氨基結合水電離平衡中的氫離子，促進水電離平衡正向進行，氫氧根離子濃度增大，溶液顯堿性；
（3）利用蓋斯定律計算反應熱，并書寫熱化學方程式；
（4）根據原電池工作原理，負極失去電子發生氧化反應寫出電極反應式；根據單質硅的化學性質進行分析．

解答：解：（1）二氧化碳會造成溫室效應，而本題中的反應恰好消耗了二氧化碳，
故答案為：有利于防止溫室效應；
（2）乙醇胺水溶液呈弱堿性是取代基氨基結合氫離子，使溶液中的氫氧根離子濃度增大，反應的離子方程式為：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-，
故答案為：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
（3）甲醇和氫氣的燃燒熱書寫其熱化學方程式分別為：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l），△H₁=-1451kJ/mol；
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l），△H₂=-571.6KJ/mol，
根據蓋斯定律，反應CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）
可以看成是方程式

3

2

×②-①×

1

2

；所以△H=×

3

2

（-571.6kJ/mol）-（-1451kJ/mol）×

1

2

=-131.9kJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），△H=-131.9kJ/mol；
（4）原電池負極發生氧化反應，由圖示可知，在負極水電離的氫氧根離子失去電子生成氧氣和氫離子，電極反應式為：2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺；
a．硅在自然界主要以化合態存在，在自然界中存在大量的單質硅是錯誤的，故a錯誤；
b．通過化學變化可以獲得大量單質硅，實現了硅的“再生”，故b正確；
c．硅是一種親氧元素，自然界中總是與氧結合，燃燒放出的大量的熱量，故c正確；
d．硅原子最外層4個電子，其化學性質不活潑，便于安全運輸、貯存，故d正確；
故答案為：2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺；bcd．

點評：本題考查了鹽類水解的應用、原電池工作原理等知識，題目難度中等，注意明確原電池工作原理、鹽類水解的實質，試題提高了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識解決實際問題的能力．