Question

Ⅰ．在一定條件下，科學(xué)家利用從煙道氣中分離出CO2與太陽(yáng)能電池電解水產(chǎn)生的H2合成甲醇，其過(guò)程如圖所示，試回答下列問(wèn)題：

（1）該合成路線對(duì)于環(huán)境保護(hù)的價(jià)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(yè)上以CO₂、H₂合成CH₃OH的熱化學(xué)方程式：

 

．
Ⅱ．將燃煤廢氣中的CO₂轉(zhuǎn)化為甲醚的反應(yīng)原理為：
2CO₂（g）+6H₂（g）

催化劑

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
已知一定壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO₂的轉(zhuǎn)化率見下表：

投料比[n（H2）/n（CO2）]	500K	600K	700K	800K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

（4）該反應(yīng)的焓變△H

 

0，熵變△S

 

0（填＞、＜或=）．
（5）用甲醚作為燃料電池原料，在堿性介質(zhì)中該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式

 

．若以1.12L?min^-1（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的速率向該電池中通入甲醚（沸點(diǎn)為-24.9℃），用該電池電解500mL 2mol?L^-1CuSO₄溶液，通電0.50min后，理論上可析出金屬銅

 

g．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）根據(jù)二氧化碳產(chǎn)生的危害進(jìn)行分析；
（2）氨基結(jié)合水電離平衡中的氫離子，促進(jìn)水電離平衡正向進(jìn)行，氫氧根離子濃度增大，溶液顯堿性；
（3）利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，并書寫熱化學(xué)方程式；
Ⅱ、（4）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化分析判斷，平衡常數(shù)只隨溫度變化，熵變依據(jù)反應(yīng)前后氣體體積變化分析；
（5）甲醚作為燃料電池的原料．甲醚在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，依據(jù)電極書寫方法寫出電極反應(yīng)；依據(jù)二甲醚通入的量計(jì)算物質(zhì)的量，結(jié)合電子守恒計(jì)算析出銅的質(zhì)量．

解答：解：Ⅰ、（1）二氧化碳會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，而本題中的反應(yīng)恰好消耗了二氧化碳，有利于防止溫室效應(yīng)，
故答案為：減少煙道氣中二氧化碳排放到空氣中造成溫室效應(yīng)；
（2）乙醇胺水溶液呈弱堿性是取代基氨基結(jié)合氫離子，使溶液中的氫氧根離子濃度增大，反應(yīng)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(xué)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(jù)蓋斯定律，反應(yīng)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；
Ⅱ、（4）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，平衡常數(shù)隨溫度升高減小，平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，反應(yīng)前后是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，
故答案為：＜；＜；
（5）若用甲醚作為燃料電池的原料，甲醚在負(fù)極失電子反應(yīng)氧化反應(yīng)，在堿性介質(zhì)中電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
若以1.12L?min^-1（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的速率向該電池中通入二甲醚，用該電池電解500mL 2mol?L^-1 CuS0₄溶液，通電0.50min后，通入二甲醚物質(zhì)的量=

1.12L/min×0.50min

22.4L/mol

=0.025mol；依據(jù)電極反應(yīng)電子守恒，CH₃OCH₃--12e^---6Cu²⁺
n（Cu²⁺）=0.025mol×6=0.15mol
m（Cu）=0.15mol×64g/mol=9.6g
理論上可析出金屬銅的質(zhì)量9.6g，
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；9.6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素判斷，原電池、電解池的電極反應(yīng)書寫，原理應(yīng)用和電子守恒計(jì)算，題目難度中等．