题目内容

17．如图是碳的正常循环，但由于过度燃烧化石燃料，造成二氧化碳浓度不断上升．研究和解决二氧化碳捕集、存储和转化问题成为当前化学工作者的重要使命．

（1）有关碳循环的说法中正确的是ac
a．光合作用是光能转化成化学能b．化石燃料是可再生的
c．循环过程有氧化还原反应d．石油中含乙烯、丙烯，通过加聚反应得到高分子化合物
（2）用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2发生反应：2CO2（g）=2CO（g）+O2（g），该反应的△H0＞，（选填：＞、＜、=）．
（3）CO2转化途径之一是：利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其它的物质．
2H2O（1）=2H2（g）+O2（g）△H=+571.5kJ•mol-1
3H2（g）+CO2（g）=CH3OH（l）+H2O（1）△H=-137.8kJ•mol-1
则反应：4H2O （1）+2CO2（g）=2CH3OH（l）+3O2（g）△H=kJ•mol-1．
你认为该方法需要解决的技术问题有：．
a．开发高效光催化剂
b．将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2催化转化．
c．二氧化碳及水资源的来源供应
（4）用稀氨水喷雾捕集CO2最终可得产品NH4HCO3．在捕集时，气相中有中间体NH2COONH4（氨基甲酸铵）生成．现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容的密闭真空容器中，分别在不同温度下进行反应：NH2COONH4（s）?2NH3（g）+CO2（g）．实验测得的有关数据见下表．（ t1＜t2＜t3）
温度（℃）
气体总浓度
（mol/L）
时间（min）		152535
0000
t19×10-32.7×10-28.1×10-2
t23×10-24.8×10-29.4×10-2
t33×10-24.8×10-29.4×10-2
氨基甲酸铵分解反应是吸热反应（“放热”、“吸热”）．在15℃，此反应的化学平衡常数为：4×10-6．
（5）用一种钾盐水溶液作电解质，CO2电催化还原为碳氢化合物（其原理见图）．在阴极上产生乙烯的电极反应方程式为：2CO2+12H++12e-=CH2=CH2+4H2O．

分析 （1）a．光合作用是光能转化成化学能；
b．化石燃料是不可再生的
c．化石燃料转化为二氧化碳的循环过程是氧化还原反应；
d．裂解的目的是为了获得乙烯、丙烯、丁二烯、丁烯、乙炔等；而不是石油中含乙烯、丙烯；
（2）当△G=△H-T•△S＜0时，反应能自发进行；
（3）根据盖斯定律，结合已知热化学方程式，计算求解；根据所以发生反应需要的条件判断；
（4）根据表中温度对生产气体的浓度的影响分析；根据表中数据求出反应NH2COONH4（s）?2NH3（g）+CO2（g）的平衡常数，表中数据求出反应NH2COONH4（s）?2NH3（g）+CO2（g）可知，c（NH3）=3×10-2×$\frac{2}{3}$=2×10-2mol/L，c（CO2）=3×10-2×$\frac{1}{3}$=1×10-2mol/L；
（5）在阴极上二氧化碳得电子生成乙烯，所以其电极反应式为：2CO2+12H++12e-=CH2=CH2+4H2O．

解答 解：（1）a．光合作用是光能转化成化学能，故正确；
b．化石燃料是不可再生的，故错误；
c．化石燃料转化为二氧化碳的循环过程是氧化还原反应，故正确；
d．裂解的目的是为了获得乙烯、丙烯、丁二烯、丁烯、乙炔等；而不是石油中含乙烯、丙烯，故错误；
故选：ac；
（2）2CO2（g）→2CO（g）+O2（g），反应后气体物质的量增大，则混乱度增大，即△S＞0；一定条件下可直接光催化分解CO2发生反应，△G=△H-T•△S＜0时，反应能自发进行，则该反应△H＞0，
故答案为：＞；
（3）光催化制氢：①2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）△H=+571.5kJ•mol-1
H2与CO2耦合反应：②3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（l）+H2O（l）△H=-137.8kJ•mol-1
根据盖斯定律，把①×3+②×2得方程4H2O（l）+2CO2（g）→2CH3OH（l）+3O2（g）△H=571.5×3+（-137.8）×2=1438.9kJ•mol-1；根据所以发生反应需要的条件可知需要解决的技术问题有：开发高效光催化剂；将光催化制取的氢从反应体系中有效分离，并与CO2耦合催化转化；
故答案为：+1438.9；ab；
（4）从表中数据可以看出，随着温度升高，气体的总浓度增大，平衡正向移动，则该反应为吸热反应；表中数据求出反应NH2COONH4（s）?2NH3（g）+CO2（g）可知，c（NH3）=3×10-2×$\frac{2}{3}$=2×10-2mol/L，c（CO2）=3×10-2×$\frac{1}{3}$=1×10-2mol/L，所以K=c2（NH3）×c（CO2）=（2×10-2mol）2×1×10-2=4×10-6，
故答案为：吸热；4×10-6；
（5）在阴极上二氧化碳得电子生成乙烯，所以其电极反应式为：2CO2+12H++12e-=CH2=CH2+4H2O，故答案为：2CO2+12H++12e-=CH2=CH2+4H2O．

点评 本题考查了盖斯定律的应用，反应速率概念及其计算，化学平衡、化学平衡常数的概念及其计算，以及判断反应的焓变、熵变，电极方程式的书写等相关知识的试题，要求考生利用图表、进行数据分析判断，吸收、提取有效信息，突出了化学信息运用能力的考查，题目难度较大．

练习册系列答案
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7．25℃时某些弱酸的电离平衡常数如下表所示：
CH3COOHHClOH2CO3
K（CH3COOH）
=1.8×10-5		K（HClO）
=3.0×10-8		K（H2CO3）a1=4.4×10-7
K（H2CO3）a2=4.7×10-11
常温下，稀释CH3COOH、HClO两种酸时，溶液的pH随加水量变化的曲线如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．相同浓度的CH3COOH和HClO的混合溶液中，各离子浓度的大小关系是：c（H+）＞c（ClO-）＞c（CH3COO-）＞c（OH-）
B．图象中a、c两点所处的溶液中$\frac{c（{R}^{-}）}{c（HR）•c（O{H}^{-}）}$相等（HR代表CH3COOH或HClO）
C．图象中a点酸的浓度大于b点酸的浓度
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8．某污水中含有Fe3+、Ag+、Cu2+等离子，某工厂采用电解的方法处理该污水，具体的做法是：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3．Fe（OH）3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，有净化水的作用，阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用．该厂污水处理设计装置如图所示，下列说法正确的是（　　）
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C．为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时，循环物质为CO2
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5．下列离子方程式正确的是（　　）
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12．向10mL0.10mol•L-1某一元酸HA溶液中滴加等浓度的NaOH溶液，滴加过程溶液的pH随滴加NaOH溶液体积的变化如图所示，下列叙述正确的是（　　）
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C．c点时，酸和碱恰好完全反应
D．d点时，溶液中离子浓度：c（Na+）＞c（A-）＞c（OH-）＞c（H+）
2．下列各粒子：①H3O+、NH${\;}_{4}^{+}$、Na+；②O${\;}_{2}^{2-}$、Na+、Mg2+；③OH-、NH${\;}_{2}^{-}$、F-；④CH4、NH3、H2O．具有相同质子数和电子数的一组是（　　）
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9．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图．下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是（　　）
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C．该电池的正极反应为O2+4H++4e-=2H2O
D．该电池的总反应：2H2+O2=2H2O
6．市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，衣物的汗渍、血迹以及人体排放的蛋白质油渍等遇到它，皆能水解而除去．下列衣料中不能用加酶洗衣粉洗涤的是（　　）
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A．①②③B．②④C．③④⑤D．③⑤⑥
15．三硫化四磷是黄绿色针状结晶，其结构如图所示，不溶于冷水，溶于叠氮酸、二硫化碳、苯等有机溶剂．在沸腾的NaOH稀溶液中会迅速水解．回答下列问题：
（1）Se是S的下一周期同主族元素，其核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4；
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（6）纯叠氮酸（HN3）在常温下是一种液体，沸点较高，为308.8K，主要原因是HN3分子间存在氢键．
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