Question

據(jù)報道,在300 ℃、70 MPa 條件下,由CO2和H2合成乙醇已成為現(xiàn)實,該合成對解決能源問題具有重大意義。

(1)已知25 ℃、101 kPa條件下,1 g乙醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時釋放出a kJ能量,請寫出該條件下乙醇燃燒的熱化學反應(yīng)方程式:　。 

(2)由CO2和H2合成乙醇的化學方程式為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。實驗測得溫度對反應(yīng)的影響如圖所示。

①正反應(yīng)的ΔH　　　0(填“＞”、“<”或“=”); 

②該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式為K=　 。 

(3)對于該化學平衡,為了提高H2的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有　　　。 

A.升溫 B.加壓

C.加催化劑D.增加CO2的濃度

(4)現(xiàn)有甲、乙兩裝置,甲裝置為原電池,乙裝置為電解池。

①b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　。 

②若甲中有0.1 mol CH3CH2OH參加反應(yīng),則乙裝置中生成的氣體在標準狀況下的體積共為　　　 L。

 

Answer 1

(1)C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-46a kJ·mol-1

(2)①<�、�　(3)BD

(4)①C2H5OH+16OH--12e-2C+11H2O

②17.92

【解析】(1)1 g乙醇燃燒放出a kJ熱量,所以1 mol乙醇燃燒放出的熱量為46a kJ。注意放熱反應(yīng)的ΔH<0。

(2)①T2時達到平衡所用時間短,說明溫度高。但達到平衡時乙醇的體積分數(shù)小,說明升高溫度平衡逆向移動,故ΔH<0。②根據(jù)平衡常數(shù)的定義即可寫出平衡常數(shù)表達式。

(3)升溫平衡逆向移動,H2的轉(zhuǎn)化率減小,A錯誤;加壓平衡正向移動,H2的轉(zhuǎn)化率增大,B正確;催化劑不能使平衡移動,C錯誤;增加二氧化碳的濃度,平衡正向移動,H2的轉(zhuǎn)化率增大,D正確。

(4)①該燃料電池的總反應(yīng)為C2H5OH+3O2+4OH-2C+5H2O,a極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-。用總反應(yīng)式減去a極的電極反應(yīng)式得b極的電極反應(yīng)式為C2H5OH+16OH--12e-2C+11H2O。

②若甲裝置中有0.1 mol C2H5OH參加反應(yīng),則轉(zhuǎn)移電子1.2 mol。乙裝置中陽極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-2H2O+O2↑,根據(jù)電子守恒可知該極生成0.3 mol O2。陰極先發(fā)生反應(yīng):2Cu2++4e-2Cu,因0.1 mol Cu2+消耗0.2 mol電子,故繼續(xù)發(fā)生反應(yīng):2H++2e-H2↑,轉(zhuǎn)移1.0 mol電子生成0.5 mol H2。共生成0.8 mol氣體,標準狀況下其體積為17.92 L。