Question

(14分)CO₂是一種主要的溫室氣體，研究CO₂的利用對促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。
（1）金剛石和石墨燃燒反應(yīng)中的能量變化如圖所示。

①在通常狀況下，金剛石和石墨中，      （填“金剛石”或“石墨”）更穩(wěn)定，石墨的燃燒熱為      kJ·mol^－1。
②石墨與CO₂反應(yīng)生成CO的熱化學(xué)方程式：                                   。
（2）采用電化學(xué)法可將CO₂轉(zhuǎn)化為甲烷。試寫出以氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)時(shí)，該轉(zhuǎn)化的電極反應(yīng)方程式                   。
（3）CO₂為原料還可合成多種物質(zhì)。工業(yè)上常以CO₂(g) 與H₂(g)為原料合成乙醇。
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。
則：2CO₂(g)+6H₂(g)  CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(l) △H=        。
②下圖是一種以煙道氣為原料合成乙醇的工作原理示意圖。

對上述流程的分析，下列說法正確的是        。

A．該流程至少包含4種形式的能量轉(zhuǎn)化

B．裝置X中陰極反應(yīng)為：2H2O－4e－=4H++O2↑

C．合成塔中生成乙醇的反應(yīng)是化合反應(yīng)

D．流程設(shè)計(jì)體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想

③如圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動(dòng)吹氣流量偵測與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場酒精檢測。該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為                。

Answer 1

（1）①石墨    393.5  ② C(s、石墨)+CO₂(g) =2CO(g) △H= +172.5kJ·mol^－1
（2）CO₂+8e^－+6H₂O=CH₄+8OH^－（3）① —305.7kJ·mol^－1 ② AD
③ CH₃CH₂OH-4e^－+H₂O=4H⁺+CH₃COOH        

試題分析：（1）①能量越低越穩(wěn)定，圖中石墨的能量低于金剛石；由圖像可知石墨的燃燒熱ΔH=ΔH₂+ΔH₃=－393.5 kJ·mol^－1。②將反應(yīng)C(s、石墨)+ O₂(g) =CO₂(g) ΔH=－393.5 kJ·mol^－1和2CO(g)+ O₂(g) =2CO₂(g) ΔH=－283.0×2kJ·mol^－1相減即得：C(s、石墨)+CO₂(g) =2CO(g) △H= +172.5kJ·mol^－1。
（2）→得8e^－，生成8個(gè)單位的負(fù)電荷，結(jié)合電解液是氫氧化鉀水溶液，負(fù)電荷的離子是OH^-。
（3）①由蓋斯定律：Ⅲ-Ⅱ×2-Ⅰ×3可得ΔH= (－256.1kJ·mol^－1)－(－41.2kJ·mol^－1)×2－(+44kJ·mol^－1)×3=
—305.7kJ·mol^－1；②A項(xiàng) 光能→電能、電能→化學(xué)能，熱能→化學(xué)能，化學(xué)能→化學(xué)能，熱能→動(dòng)能，正確；B項(xiàng) 電解水陰極反應(yīng)式為2H₂O+2e^－=2OH^-+H₂↑，錯(cuò)誤；C項(xiàng) 合成塔中的反應(yīng)方程式為：
6H₂+2CO₂=CH₃CH₂OH+3H₂O ，錯(cuò)誤；D項(xiàng) 產(chǎn)物是乙醇和水，無污染，正確。
③由圖可判斷總反應(yīng)式：CH₃CH₂OH+O₂= CH₃COOH+H₂O，正極反應(yīng)式：O₂+4e^－+4H⁺=2H₂O，兩式相減得負(fù)極反應(yīng)式：CH₃CH₂OH－4e^－+H₂O=4H⁺+CH₃COOH