Question

在一定條件下，科學(xué)家利用從煙道氣中分離出CO₂與太陽能電池電解水產(chǎn)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(huán)境保護(hù)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=-725.5kJ/mol、△H=-285.8kJ/mol，寫出工業(yè)上以CO₂、H₂合成CH₃OH的熱化學(xué)方程式：

 

；
（4）科學(xué)家發(fā)明了一種基于如圖所示原理的廉價光電化學(xué)電池裝置，寫出光照時半導(dǎo)體電極表面發(fā)生的電極反應(yīng)式

 

．目前應(yīng)用最多的半導(dǎo)體材料是Si，甚至有人提出硅是“21世紀(jì)的能源”，硅可作為新能源的原因可能的是

 

．
a．在自然界中存在大量的單質(zhì)硅
b．硅可以通過化學(xué)方法“再生”
c．硅具有較強的親氧性，燃燒放出的熱量多
d．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，便于安全運輸、貯存．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)二氧化碳造成的危害進(jìn)行分析；
（2）氨基結(jié)合水電離平衡中的氫離子，促進(jìn)水電離平衡正向進(jìn)行，氫氧根離子濃度增大，溶液顯堿性；
（3）利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱，并書寫熱化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)原電池工作原理，負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)寫出電極反應(yīng)式；根據(jù)單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析．

解答：解：（1）二氧化碳會造成溫室效應(yīng)，而本題中的反應(yīng)恰好消耗了二氧化碳，
故答案為：有利于防止溫室效應(yīng)；
（2）乙醇胺水溶液呈弱堿性是取代基氨基結(jié)合氫離子，使溶液中的氫氧根離子濃度增大，反應(yīng)的離子方程式為：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-，
故答案為：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
（3）甲醇和氫氣的燃燒熱書寫其熱化學(xué)方程式分別為：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l），△H₁=-1451kJ/mol；
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l），△H₂=-571.6KJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）
可以看成是方程式

3

2

×②-①×

1

2

；所以△H=×

3

2

（-571.6kJ/mol）-（-1451kJ/mol）×

1

2

=-131.9kJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），△H=-131.9kJ/mol；
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，由圖示可知，在負(fù)極水電離的氫氧根離子失去電子生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺；
a．硅在自然界主要以化合態(tài)存在，在自然界中存在大量的單質(zhì)硅是錯誤的，故a錯誤；
b．通過化學(xué)變化可以獲得大量單質(zhì)硅，實現(xiàn)了硅的“再生”，故b正確；
c．硅是一種親氧元素，自然界中總是與氧結(jié)合，燃燒放出的大量的熱量，故c正確；
d．硅原子最外層4個電子，其化學(xué)性質(zhì)不活潑，便于安全運輸、貯存，故d正確；
故答案為：2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺；bcd．

點評：本題考查了鹽類水解的應(yīng)用、原電池工作原理等知識，題目難度中等，注意明確原電池工作原理、鹽類水解的實質(zhì)，試題提高了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力．