Question

13．二甲醚（CH₃OCH₃）是一種新型能源，利用二氧化碳合成新能源已成為環(huán)保化學(xué)家研究的熱門課題．
（1）幾種共價(jià)鍵的鍵能如表所示：

化學(xué)鍵	C═O	H-H	C-H	C-O	H-O
鍵能/kJ•mol-1	803	436	414	326	464

2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-92KJ•mol^-1．
（2）“人工光合作用”技術(shù)備受矚目，該技術(shù)模擬事物的光合作用，利用太陽光將H₂O和CO₂直接合成燃料和化工原料．科研人員模擬光合作用，設(shè)計(jì)如圖甲所示裝置制備二甲醚．能量轉(zhuǎn)化形式為太陽能→電能→化學(xué)能、

①催化劑b的電極名稱是陽極．
②若釋放11.2L氧氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），有2mol H⁺由b移向a（填質(zhì)子的遷移方向）．催化劑a上的電極反應(yīng)式為2CO₂+12H⁺+12e^-=CH₃OCH₃+3H₂O．
（3）華盛頓大學(xué)的研究人員研究出一種方法，可實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)時(shí)CO₂的零排放，其基本原理如圖乙所示：
①生產(chǎn)過程中能量的轉(zhuǎn)化形式是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．
②電解反應(yīng)在溫度小于900℃時(shí)進(jìn)行，鹽酸鈣分解為CaO和CO₂，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應(yīng)式為2CO₃^2--4e^-=2CO₂↑+O₂↑，陰極的電極反應(yīng)式為3CO₂+4e^-=C+2CO₃^2-．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能；
（2）①催化劑b水中的氧由-2價(jià)變0價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)；
②電極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，若釋放11.2L氧氣的物質(zhì)的量為0.5mol，所以有0.5mol的H⁺，由b移向a，a是電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2CO₂+12H⁺+12e^-=CH₃OCH₃+3H₂O；
（3）①生產(chǎn)過程中能量的轉(zhuǎn)化形式是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
②陽極是碳酸根離子發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為2CO₃^2--4e^-=2CO₂↑+O₂↑；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為3CO₂+4e^-=C+2CO₃^2-．

解答 解：（1）2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=4×803+6×436-6×414-2×326-6×464=-92KJ•mol^-1，故答案為：-92KJ•mol^-1；
（2）①催化劑b水中的氧由-2價(jià)變0價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)，是電解池的陽極，故答案為：陽極；
②電極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，若釋放11.2L氧氣的物質(zhì)的量為0.5mol，所以有0.5mol×4=2mol的H⁺，由b移向a，a是電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2CO₂+12H⁺+12e^-=CH₃OCH₃+3H₂O，故答案為：2；由b移向a；2CO₂+12H⁺+12e^-=CH₃OCH₃+3H₂O；
（3）①生產(chǎn)過程中能量的轉(zhuǎn)化形式是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故答案為：太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
②陽極是碳酸根離子發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為2CO₃^2--4e^-=2CO₂↑+O₂↑；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為3CO₂+4e^-=C+2CO₃^2-，故答案為：2CO₃^2--4e^-=2CO₂↑+O₂↑；3CO₂+4e^-=C+2CO₃^2-．

點(diǎn)評 本題考查反應(yīng)熱的計(jì)算和電化學(xué)的相關(guān)知識，電池原理以及電極方程式的書寫方法，反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能，題目難度不大．