Question

(14分)CO₂是一种主要的温室气体，研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。

①在通常状况下，金刚石和石墨中，      （填“金刚石”或“石墨”）更稳定，石墨的燃烧热为      kJ·mol^－1。
②石墨与CO₂反应生成CO的热化学方程式：                                   。
（2）采用电化学法可将CO₂转化为甲烷。试写出以氢氧化钾水溶液作电解质时，该转化的电极反应方程式                   。
（3）CO₂为原料还可合成多种物质。工业上常以CO₂(g) 与H₂(g)为原料合成乙醇。
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。
则：2CO₂(g)+6H₂(g)  CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(l) △H=        。
②下图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。

对上述流程的分析，下列说法正确的是        。

A．该流程至少包含4种形式的能量转化

B．装置X中阴极反应为：2H2O－4e－=4H++O2↑

C．合成塔中生成乙醇的反应是化合反应

D．流程设计体现了绿色化学思想

③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应为                。

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        

试题分析：（1）①能量越低越稳定，图中石墨的能量低于金刚石；由图像可知石墨的燃烧热ΔH=ΔH₂+ΔH₃=－393.5 kJ·mol^－1。②将反应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相减即得：C(s、石墨)+CO₂(g) =2CO(g) △H= +172.5kJ·mol^－1。
（2）→得8e^－，生成8个单位的负电荷，结合电解液是氢氧化钾水溶液，负电荷的离子是OH^-。
（3）①由盖斯定律：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项 光能→电能、电能→化学能，热能→化学能，化学能→化学能，热能→动能，正确；B项 电解水阴极反应式为2H₂O+2e^－=2OH^-+H₂↑，错误；C项 合成塔中的反应方程式为：
6H₂+2CO₂=CH₃CH₂OH+3H₂O ，错误；D项 产物是乙醇和水，无污染，正确。
③由图可判断总反应式：CH₃CH₂OH+O₂= CH₃COOH+H₂O，正极反应式：O₂+4e^－+4H⁺=2H₂O，两式相减得负极反应式：CH₃CH₂OH－4e^－+H₂O=4H⁺+CH₃COOH