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ΔH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溶液时，该转化的电极反应式为___。

（3）以CO2为原料还可以合成多种物质。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：CO2气体与氢气反应生成气态乙醇和液态水的热化学方程式为___。

②如图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。对该流程的分析，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中为了增强水的导电性，通常向其中加入少量Na2SO4或NaOH

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

③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应式为_____。

Answer 1

【答案】石墨 -393.5kJ/mol CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH- 2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H=-305.7kJ/mol ABD CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH

【解析】

根据图示能量转化关系及能量大小判断物质稳定性，并计算反应热；根据盖斯定律计算未知反应的反应热；根据图示的原电池装置判断电池正负极并写出电极方程式。

(1)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，所以石墨燃烧的△H=-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) ①根据盖斯定律，用第三个方程式减去3倍的第一个方程减去2倍的第二个方程式即得到目标方程式，2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(l)△H=-305.7 kJ/mol；

②A选项，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；

B选项，电解过程中加入Na2SO4或NaOH有助于增强溶液导电性，同时在电解过程中也不产生其他影响产率的物质，B正确；

C选项，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；

D选项，产物是乙醇和水，无污染，故D正确；

故答案选ABD。

(4)利用该装置可以检测酒精含量，其总反应为CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O，正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，负极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH。