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，其过程如下图所示，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＝－725.5 kJ/mol、△H＝－285.8 kJ/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) 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)]	500 K	600 K	700 K	800 K
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 。

（6）若以1.12 L·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500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜 g。

 

Answer 1

（1）有利于防止温室效应 （2分）

（2）HOCH2CH2NH2+H2O HOCH2CH2NH3++OH- （2分）

（3）CO2(g)+3 H2(g)= CH3 OH(l)+ H2O(l) △H=-131.9kJ/mol （3分）

（4）< (1分)，< (1分)

(5) CH3 OCH3 -12e-+16 OH-=2CO32-+11 H2O (3分 )

（6）9.6（2分 ）

【解析】

试题分析：（1）氢气与二氧化碳合成甲醇，减少了二氧化碳的排放，有利于防止温室效应

（2）HOCH2CH2NH2水解使溶液呈碱性，发生的离子方程式为HOCH2CH2NH2+H2O HOCH2CH2NH3++OH-

（3）根据盖斯定律，将甲醇与氢气的燃烧热化学方程式作相应调整，得△H=－285.8 kJ/mol×3-(－725.5 kJ/mol)=-131.9kJ/mol,所以合成甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3 H2(g)= CH3 OH(l)+ H2O(l) △H=-131.9kJ/mol

（4）随温度升高，二氧化碳的转化率降低，说明升温平衡向逆向移动，正反应方向为放热反应，△H<0，反应物气体的总物质的量是8mol，生成物气体的总物质的量是4mol，所以△S<0；

（5）该电池负极是甲醚发生氧化反应，碱性介质中生成碳酸根离子，电极反应式为CH3 OCH3 -12e-+16 OH-=2CO32-+11 H2O

（6）0.5min甲醚的通入量是0.025mol，转移电子是0.3mol，根据得失电子守恒，Cu2++2e-=Cu，最终得0.15mol铜，其质量是9.6g。

考点：考查化学与工业的联系，生产对环境的影响，盖斯定律对应用，化学平衡理论的应用，电化学原理的应用