Question

【題目】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從溶液中提取出來，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為碳源還可以制備乙醇，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O2－）。該電池負極發生的電極反應是 。

Answer 1

【答案】（1）2KHCO3K2CO3+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）①O2+2H2O+4e－===4OH－（2分）

②2CH3OH+3O2+4OH－===2CO32－+6H2O（2分）；1.2mol（2分）

（4）CH3OH－6e－+3O2－===CO2+2H2O（2分）

【解析】

試題分析：（1）分解池中反應的化學方程式為2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑；根據4.4 kg CO2與足量H2恰好完全反應，可放出4947 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為2CH3OH(g) ===CH3CH2OH(g)+ H2O(g) △H=－74.66kJ/mol。

（3）①在甲醇燃料電池中，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－。

②工作一段時間后，測得溶液的pH減小，則該電池總反應的化學方程式為2CH3OH + 3O2 + 4OH－ === 2CO32－ + 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－+3O2－=== CO2+2H2O。