题目内容

18．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1所示．
①在通常状况下，金刚石和石墨中，石墨（填“金刚石”或“石墨”）更稳定，石墨的燃烧热为393.5kJ•mol-1．
②石墨与CO2反应生成CO的热化学方程式：C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H=+172.5 kJ•mol-1
（2）采用电化学法可将CO2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CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-
（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=-305.7kJ•mol-1
②图2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为CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH

分析 （1）①图象分析说明石墨能量低于金刚石；依据燃烧热概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量计算；
②依据石墨燃烧生成一氧化碳热化学方程式和一氧化碳燃烧生成二氧化碳热化学方程式结合盖斯定律计算得到所需让化学方程式；
（2）根据原电池原理，CO2在正极发生还原反应转化为甲烷，注意电解质溶液为碱性；
（3）①依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
②酸性燃料电池酒精检测仪，分析装置图可知酒精在负极被氧气氧化发生氧化反应生成醋酸．

解答 解：（1）①图象分析说明石墨能量低于金刚石，物质能量越低越稳定，所以石墨稳定；依据燃烧热概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，图象分析计算得到一氧化碳燃烧热=E2+E3=110.5LKJ/mol+283.0KJ/mol=393.5KJ/mol；
故答案为：石墨，393.5；
②石墨燃烧生成一氧化碳热化学方程式：a、C（s、石墨）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO（g）△H=-110.5KJ/mol；
一氧化碳燃烧生成二氧化碳热化学方程式：b、CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO2（g）△H=-283.0KJ/mol；
结合盖斯定律计算，a-b得到所需让化学方程式：C（s、石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H=+172.5kJ•mol-1 ；
故答案为：C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H=+172.5 kJ•mol-1；
（2）CO2在正极发生还原反应转化为甲烷，电极反应为：CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-，故答案为：CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-；
（3）①a、H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ•mol-1
b、CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ•mol-1
c、2CO（g）+4H2 （g）?CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H=-256.1kJ•mol-1
依据盖斯定律c-b×2-3a得到：2CO2（g）+6H2（g）?CH3CH2OH（g）+3H2O（l）△H=-305.7kJ•mol-1 ；
故答案为：-305.7kJ•mol-1 ；
②酒精检测仪，分析装置图可知酒精在负极被氧气氧化发生氧化反应生成醋酸，CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH；
故答案为：CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH．

点评 本题考查了化学反应能量变化，原电池、电解池原理分析应用，热化学方程式、电解反应方程式的书写式解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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根据图2-10-3判断，在t3和t6时刻改变的外界条件分别是__________和____________；K1、K2、K3、K4之间的关系为__________(用“>”“<”或“=”连接)。平衡时A的转化率最大的一段时间是____________。
11．下列鉴别物质的方法能达到目的是（　　）
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