Question

(2014屆湖北省天門市高中畢業生四月調研測試理綜化學試卷）
Ⅰ．在一定條件下，科學家利用從煙道氣中分離出CO₂與太陽能電池電解水產生的H₂合成甲醇，其過程如下圖所示，試回答下列問題：

（1）該合成路線對于環境保護的價值在于               。
（2）15～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱堿性，上述合成線路中用作CO₂吸收劑。用離子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱堿性的原因                    。
（3）CH₃OH、H₂的燃燒熱分別為：△H＝－725.5 kJ/mol、△H＝－285.8 kJ/mol，寫出工業上以CO₂、H₂合成CH₃OH的熱化學方程式：                             。
Ⅱ．將燃煤廢氣中的CO₂轉化為甲醚的反應原理為：
2CO₂(g) + 6H₂(g)CH₃OCH₃(g) + 3H₂O(g)
已知一定壓強下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO₂的轉化率見下表：

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）該反應的焓變△H     0，熵變△S     0（填＞、＜或＝）。
（5）用甲醚作為燃料電池原料，在堿性介質中該電池負極的電極反應式            。
（6）若以1.12 L·min^-1（標準狀況）的速率向該電池中通入甲醚（沸點為-24.9 ℃），用該電池電解500 mL 2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通電0.50 min后，理論上可析出金屬銅  g。

Answer 1

（1）有利于防止溫室效應 （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^-=2CO₃^2-+11 H₂O   (3分 )
（6）9.6（2分 ）

（1）氫氣與二氧化碳合成甲醇，減少了二氧化碳的排放，有利于防止溫室效應
（2）HOCH₂CH₂NH₂水解使溶液呈堿性，發生的離子方程式為HOCH₂CH₂NH₂+H₂O HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-
（3）根據蓋斯定律，將甲醇與氫氣的燃燒熱化學方程式作相應調整，得△H=－285.8 kJ/mol×3-(－725.5 kJ/mol)=-131.9kJ/mol,所以合成甲醇的熱化學方程式為CO₂(g)+3 H₂(g)= CH₃ OH(l)+ H₂O(l) △H=-131.9kJ/mol
（4）隨溫度升高，二氧化碳的轉化率降低，說明升溫平衡向逆向移動，正反應方向為放熱反應，△H<0，反應物氣體的總物質的量是8mol，生成物氣體的總物質的量是4mol，所以△S<0；
（5）該電池負極是甲醚發生氧化反應，堿性介質中生成碳酸根離子，電極反應式為CH₃ OCH₃ -12e^-+16 OH^-=2CO₃^2-+11 H₂O
（6）0.5min甲醚的通入量是0.025mol，轉移電子是0.3mol，根據得失電子守恒，Cu²⁺+2e^-=Cu，最終得0.15mol銅，其質量是9.6g。