Question

【题目】电化学法还原二氧化碳，不仅能缓解温室效应还能得到乙烯。回答下列问题：

（1）已知：C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g) ΔH1=-45.8kJ·mol-1

C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH2=-1277.0kJ·mol-1

则2CO2(g)+2H2O(g)=C2H4(g)+3O2(g)ΔH3=____。

（2）电化学法还原二氧化碳为乙烯原理如图所示。

A为电源的___极(填“正”或“负”)，阴极电极反应式为___。电路中转移0.2mol电子，理论上产生氧气___L（标准状况）。

（3）铜作阴极能提高还原产物乙烯的选择性，水溶液中二氧化碳在铜表面还原为乙烯的机理如图所示（参与反应的水分子及其它生成微粒未画出）。下列有关说法不正确的是___（填标号）。

A.铜是二氧化碳转化为乙烯的催化剂

B.二氧化碳还原产物有甲烷和乙烯

C.两个反应历程都是先加氢再除氧

D.两个反应历程都出现碳氧键的断裂与碳碳键的形成

Answer 1

【答案】+1322.8kJ·mol-1 负 2CO2+8H2O+12e-=C2H4+12OH- 1.12 C

【解析】

(1)结合已知信息，根据盖斯定律解答；

(2)根据图知，加入水的电极上失电子生成氧气，则该电极为阳极，则通入二氧化碳的电极为阴极，连接阴极的电极为原电池负极，阴极上二氧化碳得电子和水生成乙烯和氢氧根离子；每生成1mol氧气转移4mol电子，据此计算转移0.2mol电子生成的氧气体积；

(3)A．根据图知，二氧化碳先和Cu反应，最后又生成Cu；

B．二氧化碳在反应中得电子发生还原反应，根据图知，二氧化碳还原产物还有甲烷；

C．生成乙烯是先除去氧后加氢；

D．两个反应历程中都有碳氧键的断裂和碳氢键的形成。

(1)①C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)△H1=-45.8 kJ/mol
②C2H5OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)△H2=-1277.0 kJ/mol
根据盖斯定律，-(①+②)得方程式:2CO2(g)+2H2O(g)═C2H4(g)+3O2(g)△H3=(45.81277.0)kJ/mol=+1322.8 kJ/mol；

(2)根据图知，加入水的电极上失电子生成氧气，则该电极为阳极，则通入二氧化碳的电极为阴极，连接阴极的电极为原电池负极，则A为负极，阴极上二氧化碳得电子和水生成乙烯和氢氧根离子，电极反应式为2CO2+8H2O+12e=C2H4+12OH；每生成1mol氧气转移4mol电子，据此计算转移0.2mol电子生成的氧气体积=×1mol×22.4L/mol=1.12L；

(3)A．根据图知，二氧化碳先和Cu反应，最后又生成Cu，则Cu作催化剂，故A正确；

B．二氧化碳在反应中得电子发生还原反应，根据图知，二氧化碳还原产物还有甲烷，所以二氧化碳反应还原产物有乙烯和甲烷，故B正确；

C．生成乙烯是先除去氧后加氢，而不是先除氢后除氧，故C错误；

D．两个反应历程中都有碳氧键的断裂和碳氢键的形成，形成碳氢键导致生成甲烷和乙烯，故D正确；

答案选C。