Question

为减小和消除过量CO₂对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO₂创新利用的研究。
（1）最近有科学家提出“绿色自由”构想：先把空气吹入饱和碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出，并使之变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下：

写出分解池中反应的化学方程式        。在合成塔中，当有4.4 kg CO₂与足量H₂
完全反应，可放出热量4947 kJ，写出合成塔中反应的热化学方程式           。   
（2）以CO₂为碳还可以制备乙醇，反应如下：
2CO₂(g) + 6H₂(g)= CH₃CH₂OH(g) + 3H₂O(g) △H=－173.6kJ/mol
写出由CH₃OH(g)合成CH₃CH₂OH(g)的反应的热化学方程式        。
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应为     。
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为       。当电子转移     mol时，参加反应的氧气的体积是6.72L（标准状况下）。
（4）以甲醇为燃料还可制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂，负极通入甲醇，用熔融金属氧化物MO作电解质（可传导O^2－）。该电池负极发生的电极反应是     ；放电时，O^2－移向电池的   （填“正”或“负”）极。

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）　   　负（1分） 

试题分析：（1）分解池中反应的化学方程式2KHCO₃ K₂CO₃+H₂O+CO₂↑。根据4.4 kg CO₂与足量H₂恰好完全反应，可放出4 947 kJ的热量，则1 mol CO₂与氢气合成甲醇放出热量49.47 kJ的热量，所以热化学方程式为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，根据盖斯定律，对（1）中方程式乘以2然后用该方程式减去（1），可以得到CH₃OH(g)合成CH₃CH₂OH(g)的反应的热化学方程式2CH₃OH(g) =CH₃CH₂OH(g)+ H₂O(g)  △H=－74.66kJ/mol。（3）氧气在正极上被还原，在碱性条件下生成水，电池正极电极反应式为 O₂ + 2H₂O + 4e^－= 4OH^－ ，电池的正极上有聚集的电子，放电时，电解质溶液的阳离子向电池的正极移动，即H⁺移向电池的正极。②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为   2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^－= 2CO₃^2－ + 6H₂O 。参加反应的氧气的体积是6.72L（标准状况下），物质的量是0.3mol，转移电子物质的量为1.2mol。（4）甲醇在负极失去电子，该电池负极发生的电极反应是CH₃OH－6e^－+3O^2-= CO₂+2H₂O；放电时，O^2－移向电池的负极。₂创新利用的研究为载体，考查热化学方程式、原电池，难度中等，旨在考查学生对知识的掌握及迁移运用能力。