Question

為減小和消除過量CO₂對環境的影響，一方面世界各國都在限制其排放量，另一方面科學家加強了對CO₂創新利用的研究。
（1）最近有科學家提出“綠色自由”構想：先把空氣吹入飽和碳酸鉀溶液，然后再把CO₂從溶液中提取出，并使之變為可再生燃料甲醇。“綠色自由”構想技術流程如下：

寫出分解池中反應的化學方程式        。在合成塔中，當有4.4 kg CO₂與足量H₂
完全反應，可放出熱量4947 kJ，寫出合成塔中反應的熱化學方程式           。   
（2）以CO₂為碳還可以制備乙醇，反應如下：
2CO₂(g) + 6H₂(g)= CH₃CH₂OH(g) + 3H₂O(g) △H=－173.6kJ/mol
寫出由CH₃OH(g)合成CH₃CH₂OH(g)的反應的熱化學方程式        。
（3）某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如圖所示的電池裝置。

①該電池正極的電極反應為     。
②工作一段時間后，測得溶液的pH減小，該電池總反應的化學方程式為       。當電子轉移     mol時，參加反應的氧氣的體積是6.72L（標準狀況下）。
（4）以甲醇為燃料還可制作新型燃料電池，電池的正極通入O₂，負極通入甲醇，用熔融金屬氧化物MO作電解質（可傳導O^2－）。該電池負極發生的電極反應是     ；放電時，O^2－移向電池的   （填“正”或“負”）極。

Answer 1

（1）2KHCO₃ K₂CO₃+H₂O+CO₂↑（2分）
CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g)   △H=－49.47kJ/mol（2分）
（2）2CH₃OH(g) =CH₃CH₂OH(g)+ H₂O(g)  △H=－74.66kJ/mol（2分）
（3）① O₂ + 2H₂O + 4e^－= 4OH^－  （2分）    
②2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^－= 2CO₃^2－ + 6H₂O （2分）  ;   1.2mol（2分）   
（4）CH₃OH－6e^－+3O^2-= CO₂+2H₂O（2分）　   　負（1分） 

試題分析：（1）分解池中反應的化學方程式2KHCO₃ K₂CO₃+H₂O+CO₂↑。根據4.4 kg CO₂與足量H₂恰好完全反應，可放出4 947 kJ的熱量，則1 mol CO₂與氫氣合成甲醇放出熱量49.47 kJ的熱量，所以熱化學方程式為CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=﹣49.47kJ/mol；（2）2CO₂(g) + 6H₂(g)= CH₃CH₂OH(g) + 3H₂O(g) △H=－173.6kJ/mol，根據蓋斯定律，對（1）中方程式乘以2然后用該方程式減去（1），可以得到CH₃OH(g)合成CH₃CH₂OH(g)的反應的熱化學方程式2CH₃OH(g) =CH₃CH₂OH(g)+ H₂O(g)  △H=－74.66kJ/mol。（3）氧氣在正極上被還原，在堿性條件下生成水，電池正極電極反應式為 O₂ + 2H₂O + 4e^－= 4OH^－ ，電池的正極上有聚集的電子，放電時，電解質溶液的陽離子向電池的正極移動，即H⁺移向電池的正極。②工作一段時間后，測得溶液的pH減小，該電池總反應的化學方程式為   2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^－= 2CO₃^2－ + 6H₂O 。參加反應的氧氣的體積是6.72L（標準狀況下），物質的量是0.3mol，轉移電子物質的量為1.2mol。（4）甲醇在負極失去電子，該電池負極發生的電極反應是CH₃OH－6e^－+3O^2-= CO₂+2H₂O；放電時，O^2－移向電池的負極。₂創新利用的研究為載體，考查熱化學方程式、原電池，難度中等，旨在考查學生對知識的掌握及遷移運用能力。