题目内容

20．图1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△H＞0，（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=+1438.9kJ•mol-1．
你认为该方法需要解决的技术问题有：ab．
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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