Question

Ⅰ．在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇，其过程如图所示，试回答下列问题：

（1）该合成路线对于环境保护的价值在于

 

．
（2）15～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO₂吸收剂．用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因

 

．
（3）CH₃OH、H₂的燃烧热分别为：△H=-725.5kJ/mol、△H=-285.8kJ/mol，写出工业上以CO₂、H₂合成CH₃OH的热化学方程式：

 

．
Ⅱ．将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：
2CO₂（g）+6H₂（g）

催化剂

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

投料比[n（H2）/n（CO2）]	500K	600K	700K	800K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

（4）该反应的焓变△H

 

0，熵变△S

 

0（填＞、＜或=）．
（5）用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式

 

．若以1.12L?min^-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9℃），用该电池电解500mL 2mol?L^-1CuSO₄溶液，通电0.50min后，理论上可析出金属铜

 

g．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）根据二氧化碳产生的危害进行分析；
（2）氨基结合水电离平衡中的氢离子，促进水电离平衡正向进行，氢氧根离子浓度增大，溶液显碱性；
（3）利用盖斯定律计算反应热，并书写热化学方程式；
Ⅱ、（4）依据平衡常数随温度变化分析判断，平衡常数只随温度变化，熵变依据反应前后气体体积变化分析；
（5）甲醚作为燃料电池的原料．甲醚在负极失电子发生氧化反应，依据电极书写方法写出电极反应；依据二甲醚通入的量计算物质的量，结合电子守恒计算析出铜的质量．

解答：解：Ⅰ、（1）二氧化碳会产生温室效应，而本题中的反应恰好消耗了二氧化碳，有利于防止温室效应，
故答案为：减少烟道气中二氧化碳排放到空气中造成温室效应；
（2）乙醇胺水溶液呈弱碱性是取代基氨基结合氢离子，使溶液中的氢氧根离子浓度增大，反应的离子方程式为：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-，
故答案为：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
（3）甲醇和氢气的燃烧热书写其热化学方程式分别为：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l），△H₁=-1451kJ/mol；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l），△H₂=-571.6KJ/mol，
根据盖斯定律，反应CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）
可以看成是方程式

3

2

×②-①×

1

2

；所以△H=×

3

2

（-571.6KJ/mol）-（-1451kJ/mol）×

1

2

=-131.9KJ/mol，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-131.9KJ/mol；
Ⅱ、（4）依据图表数据分析，平衡常数随温度升高减小，平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H＜0，反应前后是气体体积减小的反应△S＜0，
故答案为：＜；＜；
（5）若用甲醚作为燃料电池的原料，甲醚在负极失电子反应氧化反应，在碱性介质中电池负极的电极反应式：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
若以1.12L?min^-1（标准状况）的速率向该电池中通入二甲醚，用该电池电解500mL 2mol?L^-1 CuS0₄溶液，通电0.50min后，通入二甲醚物质的量=

1.12L/min×0.50min

22.4L/mol

=0.025mol；依据电极反应电子守恒，CH₃OCH₃--12e^---6Cu²⁺
n（Cu²⁺）=0.025mol×6=0.15mol
m（Cu）=0.15mol×64g/mol=9.6g
理论上可析出金属铜的质量9.6g，
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；9.6．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，化学平衡常数的影响因素判断，原电池、电解池的电极反应书写，原理应用和电子守恒计算，题目难度中等．