Question

【题目】CO2是一种主要的温室气体，研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

（1）金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图a所示。在通常状况下，金刚石和石墨中，__________（填“金刚石”或“石墨”）更稳定，石墨的燃烧热为__________。

（2）采用电化学法可将二氧化碳转化为甲烷，试写出以氢氧化钾水溶液作电解质时，该转化的电极反应方程式__________________________________________。

（3）CO2为原料还可合成多种物质。工业上常以CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇。

①已知：H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol－1

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=－41.2kJ·mol－1

2CO(g)+4H2 (g) CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H= －256.1kJ·mol－1

则：2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H=___________________。

②下图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。对上述流程的分析，下列说法正确的是_________。

A.该流程至少包含4种形式的能量转化

B.装置X中阴极反应为：2H2O－4e－=4H++O2↑

C.合成塔中生成乙醇的反应是化合反应

D.流程设计体现了绿色化学思想

（4）镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图b为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。

① E为该燃料电池的___________极（填“正”或“负”）。F电极上的电极反应式为___________。

② 镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解释其原因__________________________。

Answer 1

【答案】 石墨 393.5kJ/mol CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH- -305.7 kJ/mol A D 负 ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH- Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2

【解析】试题分析：（1）能量越低越稳定；石墨的燃烧热是1mol石墨完全燃烧生成二氧化碳放出的热量；（2）采用电化学法可将二氧化碳转化为甲烷，二氧化碳在正极发生还原反应生成甲烷；（3）①根据盖斯定律计算2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l)的焓变；②根据流程图分析；（4）“镁-次氯酸盐”燃料电池中失电子的为负极，则Mg为负极，镁失去电子生成Mg(OH)2，正极上ClO-得电子生成氯离子，则正极的电极反应式为:ClO-+2e-+H2O═Cl-+2OH-，以此解答该题；镁与水能反应，所以镁燃料电池负极容易发生自腐蚀。

解析：根据图示可知，相同物质的量的金刚石、石墨燃烧，金刚石放热多，所以金刚石的能量大于石墨，金刚石和石墨中，石墨更稳定；石墨的燃烧热是1mol石墨完全燃烧生成二氧化碳放出的热量，根据图示，1mol石墨完全燃烧生成二氧化碳放出(110.5+283.0)=393.5 kJ，所以石墨的燃烧热是393.5kJ/mol；（2）采用电化学法可将二氧化碳转化为甲烷，二氧化碳在正极得电子发生还原反应生成甲烷，该转化的电极反应式是CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-；

（3） ①H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol－1

②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=－41.2kJ·mol－1

③2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=－256.1kJ·mol－1

根据盖斯定律③-①-② 得2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l)△H= -305.7 kJ/mol；②流程图中包括：光能→电能、电能→化学能，热能→化学能，化学能→化学能，热能→动能，故A正确；根据流程图，X是电解水装置，电解水阴极反应式为2H2O+2e－=2OH-+H2↑，故B错误；合成塔中的反应方程式为： 6H2+2CO2=CH3CH2OH+3H2O ，不是化合反应，故C错误；产物是乙醇和水，无污染，故D正确；（4）“镁-次氯酸盐”燃料电池中失电子的为负极，则Mg为负极，所以E为该燃料电池的负极；F是正极，正极上ClO-得电子生成氯离子，则正极的电极反应式为:ClO-+2e-+H2O═Cl-+2OH-；镁与水能反应，所以镁燃料电池负极容易发生自腐蚀，反应方程式是Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2。