Question

【題目】CO2資源化利用的方法之一是合成二甲醚（CH3OCH3）。

（1）CO2 催化加氫合成二甲醚的過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)：

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

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

其中，反應(yīng)II分以下①、②兩步完成，請寫出反應(yīng)①的熱化學(xué)方程式：①___________

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) H = －23.5 kJ·mol1

（2）二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點。若電解質(zhì)為堿性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為____________。以該電池為電源，用惰性電極電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為________。

（3）反應(yīng)I產(chǎn)生的CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去：2CO(g) ＝ 2C(s) + O2(g)，已知該反應(yīng)的H＞0，簡述該設(shè)想能否實現(xiàn)的依據(jù)_____________。

（4）CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應(yīng)，Ksp（CaCO3）=2.8×109。 CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的濃度為5.6×105mol·L1，則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為________。

Answer 1

【答案】CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)，H =-49.5 kJ·mol1 CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O 2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ 該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，根據(jù)△G=△H-T△S可知△G＞0，不能實現(xiàn) 210-4mol/L

【解析】

（1）由題可知反應(yīng)II分以下①、②兩步完成，根據(jù)蓋斯定律，將方程式（II-②）得方程式①：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，H=kJ·mol1=-49.5kJ·mol1；

（2）若電解質(zhì)為堿性，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，O2+2H2O+4e-=4OH-，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為二甲醚失電子生成二氧化碳，堿溶液中生成碳酸鹽，結(jié)合原子守恒和電荷守恒，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O；用惰性電極電解飽和食鹽水，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣和氫氧化鈉，電解的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；

（3）2CO(g)＝2C(s)+O2(g)H＞0，該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，根據(jù)△G=△H-T△S可知△G＞0，不能實現(xiàn)；

（4）Na2CO3溶液的濃度為5.6×105mol·L1，等體積混合后濃度減小一半變?yōu)?/span>2.8×105mol·L1，由Ksp(CaCO3)=c(CO32-)c(Ca2+)可知，混合后c(Ca2+)===110-4mol/L，所以所需CaCl2溶液的最小濃度為110-4mol/L2=210-4mol/L。