Question

【題目】電化學法還原二氧化碳，不僅能緩解溫室效應還能得到乙烯。回答下列問題：

（1）已知：C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g) ΔH1=-45.8kJ·mol-1

C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH2=-1277.0kJ·mol-1

則2CO2(g)+2H2O(g)=C2H4(g)+3O2(g)ΔH3=____。

（2）電化學法還原二氧化碳為乙烯原理如圖所示。

A為電源的___極(填“正”或“負”)，陰極電極反應式為___。電路中轉移0.2mol電子，理論上產生氧氣___L（標準狀況）。

（3）銅作陰極能提高還原產物乙烯的選擇性，水溶液中二氧化碳在銅表面還原為乙烯的機理如圖所示（參與反應的水分子及其它生成微粒未畫出）。下列有關說法不正確的是___（填標號）。

A.銅是二氧化碳轉化為乙烯的催化劑

B.二氧化碳還原產物有甲烷和乙烯

C.兩個反應歷程都是先加氫再除氧

D.兩個反應歷程都出現碳氧鍵的斷裂與碳碳鍵的形成

Answer 1

【答案】+1322.8kJ·mol-1 負 2CO2+8H2O+12e-=C2H4+12OH- 1.12 C

【解析】

(1)結合已知信息，根據蓋斯定律解答；

(2)根據圖知，加入水的電極上失電子生成氧氣，則該電極為陽極，則通入二氧化碳的電極為陰極，連接陰極的電極為原電池負極，陰極上二氧化碳得電子和水生成乙烯和氫氧根離子；每生成1mol氧氣轉移4mol電子，據此計算轉移0.2mol電子生成的氧氣體積；

(3)A．根據圖知，二氧化碳先和Cu反應，最后又生成Cu；

B．二氧化碳在反應中得電子發生還原反應，根據圖知，二氧化碳還原產物還有甲烷；

C．生成乙烯是先除去氧后加氫；

D．兩個反應歷程中都有碳氧鍵的斷裂和碳氫鍵的形成。

(1)①C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)△H1=-45.8 kJ/mol
②C2H5OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)△H2=-1277.0 kJ/mol
根據蓋斯定律，-(①+②)得方程式:2CO2(g)+2H2O(g)═C2H4(g)+3O2(g)△H3=(45.81277.0)kJ/mol=+1322.8 kJ/mol；

(2)根據圖知，加入水的電極上失電子生成氧氣，則該電極為陽極，則通入二氧化碳的電極為陰極，連接陰極的電極為原電池負極，則A為負極，陰極上二氧化碳得電子和水生成乙烯和氫氧根離子，電極反應式為2CO2+8H2O+12e=C2H4+12OH；每生成1mol氧氣轉移4mol電子，據此計算轉移0.2mol電子生成的氧氣體積=×1mol×22.4L/mol=1.12L；

(3)A．根據圖知，二氧化碳先和Cu反應，最后又生成Cu，則Cu作催化劑，故A正確；

B．二氧化碳在反應中得電子發生還原反應，根據圖知，二氧化碳還原產物還有甲烷，所以二氧化碳反應還原產物有乙烯和甲烷，故B正確；

C．生成乙烯是先除去氧后加氫，而不是先除氫后除氧，故C錯誤；

D．兩個反應歷程中都有碳氧鍵的斷裂和碳氫鍵的形成，形成碳氫鍵導致生成甲烷和乙烯，故D正確；

答案選C。