Question

【题目】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从溶液中提取出来，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为碳源还可以制备乙醇，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O2－）。该电池负极发生的电极反应是 。

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】

试题分析：（1）分解池中反应的化学方程式为2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑；根据4.4 kg CO2与足量H2恰好完全反应，可放出4947 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为2CH3OH(g) ===CH3CH2OH(g)+ H2O(g) △H=－74.66kJ/mol。

（3）①在甲醇燃料电池中，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－。

②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，则该电池总反应的化学方程式为2CH3OH + 3O2 + 4OH－ === 2CO32－ + 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－+3O2－=== CO2+2H2O。