Question

13．二甲醚（CH₃OCH₃）是一种新型能源，利用二氧化碳合成新能源已成为环保化学家研究的热门课题．
（1）几种共价键的键能如表所示：

化学键	C═O	H-H	C-H	C-O	H-O
键能/kJ•mol-1	803	436	414	326	464

2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-92KJ•mol^-1．
（2）“人工光合作用”技术备受瞩目，该技术模拟事物的光合作用，利用太阳光将H₂O和CO₂直接合成燃料和化工原料．科研人员模拟光合作用，设计如图甲所示装置制备二甲醚．能量转化形式为太阳能→电能→化学能、

①催化剂b的电极名称是阳极．
②若释放11.2L氧气（标准状况下），有2mol H⁺由b移向a（填质子的迁移方向）．催化剂a上的电极反应式为2CO₂+12H⁺+12e^-=CH₃OCH₃+3H₂O．
（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO₂的零排放，其基本原理如图乙所示：
①生产过程中能量的转化形式是太阳能和电能转化为化学能．
②电解反应在温度小于900℃时进行，盐酸钙分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为2CO₃^2--4e^-=2CO₂↑+O₂↑，阴极的电极反应式为3CO₂+4e^-=C+2CO₃^2-．

Answer 1

分析 （1）反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能；
（2）①催化剂b水中的氧由-2价变0价，发生氧化反应；
②电极反应式为：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，若释放11.2L氧气的物质的量为0.5mol，所以有0.5mol的H⁺，由b移向a，a是电解池的阴极，发生还原反应，电极反应式为：2CO₂+12H⁺+12e^-=CH₃OCH₃+3H₂O；
（3）①生产过程中能量的转化形式是太阳能和电能转化为化学能；
②阳极是碳酸根离子发生氧化反应，其电极反应式为2CO₃^2--4e^-=2CO₂↑+O₂↑；阴极发生还原反应，其电极反应式为3CO₂+4e^-=C+2CO₃^2-．

解答 解：（1）2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=4×803+6×436-6×414-2×326-6×464=-92KJ•mol^-1，故答案为：-92KJ•mol^-1；
（2）①催化剂b水中的氧由-2价变0价，发生氧化反应，是电解池的阳极，故答案为：阳极；
②电极反应式为：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，若释放11.2L氧气的物质的量为0.5mol，所以有0.5mol×4=2mol的H⁺，由b移向a，a是电解池的阴极，发生还原反应，电极反应式为：2CO₂+12H⁺+12e^-=CH₃OCH₃+3H₂O，故答案为：2；由b移向a；2CO₂+12H⁺+12e^-=CH₃OCH₃+3H₂O；
（3）①生产过程中能量的转化形式是太阳能和电能转化为化学能，故答案为：太阳能和电能转化为化学能；
②阳极是碳酸根离子发生氧化反应，其电极反应式为2CO₃^2--4e^-=2CO₂↑+O₂↑；阴极发生还原反应，其电极反应式为3CO₂+4e^-=C+2CO₃^2-，故答案为：2CO₃^2--4e^-=2CO₂↑+O₂↑；3CO₂+4e^-=C+2CO₃^2-．

点评 本题考查反应热的计算和电化学的相关知识，电池原理以及电极方程式的书写方法，反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，题目难度不大．