Question

I.（1）工业制氢有多种渠道，其中一个重要反应是：CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)ΔH=-4lkJ/mol

已知：2C（s,石墨）+O₂(g)=2CO(g)ΔH₁=-222kJ/mol

H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g)ΔH₂=-242kJ/mol

则石墨的燃烧热ΔH₃＝____________。

（2）工业上可通过CO(g)和H₂(g)化合来制备可再生能源CH₃OH(g):CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g)ΔH=-99kJ•mol^-1

又知该反应中某些物质分子里的化学键的键能数据如下表（已知CO中的C与O之间为叁键连接）：

化学键	C—H	H—H	CO	H—O
键能/kJ•mol^-1	413	436	1076	465

则C—O键的键能为____________kJ•mol^-1。

lI.CO₂的熔盐捕获与电化学转化受到了科研人员的广泛关注，采用该技术可将工厂烟气中的CO₂直接转化为碳材和氧气，是一种短程、高效、绿色的CO₂高值利用方法。我国科学家设计的转化装置示意图如下：

（3）①②中，熔盐捕获CO₂过程中碳元素的化合价____________变化（填“有”或“无”)。

（4）b为电源的____________极，a极的电极反应式为____________。

（5）上述装置发生的总反应为____________。

Answer

－394kJ/mol 343 无 正 2－4e－=4CO2↑＋O2↑ CO2 C＋O2

【解析】

根据题中所给热化学方程式，由盖斯定律求出石墨的燃烧热；根据题中所给键能，由反应的焓变△H =反应物总键能之和-生成物总键能之和，求出C—O键的键能；根据题中图示信息，CO2转化为C2O52-，再转化为O2，CO2转化为CO32-，再转化为C，由化合价的变化，判断得失电子，判断电解池的阴阳极及电源的正负极，进而回答相关问题。

I．（1）由①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH=-4lkJ/mol，②2C(s,石墨)+O2(g)=2CO(g)ΔH1=-222kJ/mol，③H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH2=-242kJ/mol，根据盖斯定律： (①×2+②+③×2)，可得C(s，石墨)+O2(g)═CO2(g)；△H3=[(-41×2)kJ/mol+(-222)kJ/mol+(-242×2)kJ/mol]=-394 kJ/mol；答案为-394 kJ/mol。

（2）设C—O键的键能为x，则CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH=-99kJ•mol-1，反应的焓变△H =反应物总键能之和-生成物总键能之和，即(1076 kJ•mol-1+2×436 kJ•mol-1)-(413×3 kJ•mol-1+x+465 kJ•mol-1)=-99kJ•mol-1，所以x=343 kJ•mol-1，答案为343。

II．（3）由题中图示可知①是CO2→C2O52-，②是CO2→CO32-，碳元素的化合价均为+4价，没有变化；答案为无。

（4）根据题中图示可知C2O52-→O2，则a电极发生失去电子的氧化反应，为阳极，与电源正极相接，所以b为原电池正极，因为a电极发生失去电子的氧化反应，所以a极的电极反应式为2C2O52--4e-═4CO2 ↑+O2↑；答案为正，2C2O52--4e-═4CO2↑+O2↑。

（5）因为a阳极二氧化碳被捕获2CO2+O2-═C2O52-，阳极电极反应为2C2O52--4e-═4CO2 ↑+O2↑，d阴极二氧化碳被捕获CO2+O2-═CO32-电极反应式为CO32-+4e-═3O2-+C，则总反应方程式为CO2 C＋O2；答案为CO2 C＋O2。