(2012?江蘇三模)合理地固定和利用CO2能有效減少空氣中的溫室氣體,產(chǎn)物還能造福人類(lèi).
(1)11km深海底的無(wú)脊椎動(dòng)物依靠化學(xué)自養(yǎng)菌,以海底熱泉噴出液中的H2S和CO2合成(C6H10O5n和一種淡黃色固體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
12nH2S+6nCO2=C6H10O5n+12nS↓+7nH2O
12nH2S+6nCO2=C6H10O5n+12nS↓+7nH2O

(2)CO2可用于合成二甲醚(CH3OCH3),有關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1
2CH3OH(g)?H3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ?mol-1
①反應(yīng)2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)的△H=
-121.5kJ/mol
-121.5kJ/mol

②一定條件下用CO2和H2合成二甲醚,反應(yīng)物氣流量對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率、二甲醚選擇性的影響結(jié)果如下圖所示.控制氣流量為28mL?min-1,生產(chǎn)0.3mol二甲醚需通入CO2的物質(zhì)的量為
20mol
20mol


③反應(yīng)2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)在T℃時(shí)的平衡常數(shù)為400.該溫度下,在密閉容器中加入CH3OH,t時(shí)刻時(shí),測(cè)得c(CH3OH)=0.03mol?L -1,c(CH3OCH3)=0.6mol?L -1,此時(shí)v
=
=
v(填“>”、“<”或“等于”)
④二甲醚燃料電池的工作原理如圖1所示.該電池工作時(shí),a電極的反應(yīng)式為
CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+
CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+

(3)一種“碳捕捉”技術(shù)為:將含CO2的工業(yè)尾氣通過(guò)NaOH溶液,在所得溶液中加CaO,充分反應(yīng)后過(guò)濾,濾渣高溫分解得到的高濃度CO2可用于制備甲醇等.該技術(shù)電可以循環(huán)使用的物質(zhì)為
氧化鈣和氫氧化鈉
氧化鈣和氫氧化鈉

(4)利用光能和光催化劑,可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2.紫外光照射時(shí),等量的CO2和H2O(g)在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4產(chǎn)量隨光照時(shí)間的變化如圖2所示.在0~30小時(shí)內(nèi),CH4的半均生成速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)、和v(Ⅲ)、從大到小的順序?yàn)?!--BA-->
v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ)
v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ)

分析:(1)根據(jù)題目信息可知H2S和CO2生成C6H10O5n和S,根據(jù)原子守恒來(lái)配平;
(2)①根據(jù)根據(jù)蓋斯定律,由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減,構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱也乘
以相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算;
②先根據(jù)二甲醚的選擇性求出理論上生成的二甲醚,然后根據(jù)物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比求出反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量,最后根據(jù)CO2的轉(zhuǎn)化率求出實(shí)際通入的CO2;
③計(jì)算濃度商,與平衡常數(shù)比較,可判斷反應(yīng)已經(jīng)平衡,故v=v;
④反應(yīng)本質(zhì)是二甲醚的燃燒,原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),二甲醚在負(fù)極放電,正極反應(yīng)還原反應(yīng),氧氣在正極放電,由圖可知,a極為負(fù)極,二甲醚放電生成二氧化碳與氫離子.
(3)據(jù)題目信息分析可循環(huán)利用的物質(zhì);
(4)相同時(shí)間甲烷的物質(zhì)的量的變化量越大,表明平均速率越大,相同時(shí)間甲烷的物質(zhì)的量的變化量越小,平均反應(yīng)速率越小.
解答:解:(1)H2S和CO2生成C6H10O5n和S,化學(xué)方程式為:12nH2S+6nCO2=C6H10O5n+12nS↓+7nH2O,
故答案為:12nH2S+6nCO2=C6H10O5n+12nS↓+7nH2O;
(2)①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1
     2CH3OH(g)?H3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ?mol-1    ②
由蓋斯定律可知,通過(guò)①×2+②可得
2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g),則△H=-49.0kJ/mol×2-23.5kJ/mol=-121.5kJ/mol,
故答案為:-121.5kJ/mol;
②生產(chǎn)0.3mol二甲醚,理論上應(yīng)生成二甲醚%
0.3mol
5%
=6mol,反應(yīng)的反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量為12mol,實(shí)際通入的CO2的物質(zhì)的量為
12mol
60%
=20mol,
故答案為:20mol;
③t時(shí)刻時(shí),測(cè)得c(CH3OH)=0.03mol?L -1,c(CH3OCH3)=0.6mol?L -1,c(H2O)=0.6mol?L -1,濃度熵Q=
0.6×0.6
0.032
=400=K,所以反應(yīng)已經(jīng)平衡,故v=v;
故答案為:=;
④反應(yīng)本質(zhì)是二甲醚的燃燒,原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),二甲醚在負(fù)極放電,正極反應(yīng)還原反應(yīng),氧氣在正極放電.由圖可知,a極為負(fù)極,二甲醚放電生成二氧化碳與氫離子,a電極的電極反應(yīng)式為 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+
故答案為:CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+
(3)在所得溶液中加氧化鈣,氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣,碳酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉,氫氧化鈉又是捕捉室中的反應(yīng)物,所以可以循環(huán)利用;碳酸鈣高溫生成氧化鈣和二氧化碳,由題意可得氧化鈣還可循環(huán)利用,因此氧化鈣和氫氧化鈉都可以循環(huán)利用;
故答案為:氧化鈣和氫氧化鈉;
(4)由圖2可知,在0~0h內(nèi),甲烷的物質(zhì)的量變化量為△n(Ⅰ)<△n(Ⅱ)<△n(Ⅲ),故在0~30h內(nèi),CH4的平均生成速率v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ);
故答案為:v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ);
點(diǎn)評(píng):本題是道綜合題,涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多,考查了學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,難度較大.
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Cu2O
光照
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時(shí)間/min 20 40 60 80
n(O2)/moL 0.0010 0.0016 0.0020 0.0020
下列說(shuō)法正確的是( 。

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