Question

【題目】75%的乙醇即醫用酒精，因為殺滅病毒效果好且價格相對便宜，在生活中被大量使用。工業上主要用乙烯和水蒸氣直接化合法制備乙醇。

回答下列問題：

(1)已知：

①2C2H6(g)+ O2(g)2C2H4(g)+ 2H2O(g) ΔH1＝－192 kJ/mol

②2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) ΔH2＝－484 kJ/mol

則③C2H6(g)C2H4(g) + H2(g) ΔH3＝__________kJ/mol

(2)某溫度下，一定量的乙烷在剛性容器內發生反應③，起始濃度為 c0，平衡時容器內總壓強增加了 20%，乙烷的轉化率為_____，該溫度下反應的平衡常數 K=__用含 c0 的式子表示）。

(3)氣相直接水合法制取乙醇的反應④：H2O(g)+C2H4(g)CH3CH2OH(g) ΔH4。恒壓下，當起始 n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1 時，催化反應相同時間，測得不同溫度下 C2H4 轉化為 CH3CH2OH 的轉化率如下圖所示。（圖中虛線表示相同條件下C2H4的平衡轉化率隨溫度的變化）

①分析圖像可知ΔH4_____0（填“>”或“<”），理由是_______。

②X 點，v正_________v逆（填“>””“<”或“=”）。在 X 點的條件下，進一步提高 C2H4 轉化率的方法是_______（寫一種）。

(4)乙醇可用于制備各種燃料電池。下圖是乙醇堿性燃料電池的結構示意圖，使用的離子交換膜是_____（填“陽離子”或“陰離子”）交換膜，a 側的電極反應式是_______。

Answer 1

【答案】+146 20%或者 0.2 0.05 c0 < 溫度升高，C2H4 平衡轉化率減小，平衡逆向移動，該反應為放熱反應 > 延長反應時間或及時分離出產品 陰離子 C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O

【解析】

(1)已知：

①2C2H6(g)+ O2(g)2C2H4(g)+ 2H2O(g) ΔH1＝－192 kJ/mol

②2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) ΔH2＝－484 kJ/mol

利用蓋斯定律，將[①-②]×，即得：③C2H6(g)C2H4(g) + H2(g)的ΔH3。

(2)可設乙烷的轉化率為x，利用三段式得出各物質的平衡量，從而建立反應前后的壓強關系式，利用“平衡時容器內總壓強增加了 20%”，求乙烷的轉化率及該溫度下反應的平衡常數 K。

(3)①從圖象中可看出，升高溫度，C2H4的轉化率減小，則平衡逆向移動，從而得出ΔH4與0的關系。

②X 點之后，平衡繼續正向移動，由此可確定v正與v逆的關系。在 X 點的條件下，可延長時間或分離產物，進一步提高 C2H4 轉化率。

(4)左側電極失電子，則加入的是乙醇，右側電極獲得電子，則通入氧氣，由電極反應式，可確定離子交換膜的類型。

(1)已知：

①2C2H6(g)+ O2(g)2C2H4(g)+ 2H2O(g) ΔH1＝－192 kJ/mol

②2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) ΔH2＝－484 kJ/mol

利用蓋斯定律，將[①-②]×，即得：③C2H6(g)C2H4(g) + H2(g)的ΔH3=+146 kJ/mol。答案為：+146；

(2) 設乙烷的轉化率為x，則三段式為：

，x=0.2c0，乙烷的轉化率為=20%；該溫度下反應的平衡常數 K== 0.05 c0 。答案為：20%或者 0.2；0.05 c0；

(3)①從圖象中可看出，升高溫度，C2H4的轉化率減小，則平衡逆向移動，從而得出ΔH4< 0，理由是溫度升高，C2H4 平衡轉化率減小，平衡逆向移動，該反應為放熱反應。答案為：<；溫度升高，C2H4 平衡轉化率減小，平衡逆向移動，該反應為放熱反應；

②X 點之后，平衡繼續正向移動，則X 點未達平衡，v正>v逆。在 X 點的條件下，進一步提高 C2H4span> 轉化率的方法是延長反應時間或及時分離出產品。答案為：>；延長反應時間或及時分離出產品；

(4)左側電極失電子，則加入的是乙醇，發生反應C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O；右側電極獲得電子，則通入氧氣，電極反應為3O2+12e-+6H2O=12OH-，從電極反應式可以看出，左側消耗OH-，右側生成OH-，所以使用的離子交換膜是陰離子交換膜，a 側的電極反應式是C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O。答案為：陰離子；C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O。