Question

【題目】氫氣是一種理想的綠色能源。利用生物質發酵得到的乙醇制取氫氣，具有良好的應用前景。

乙醇水蒸氣重整制氫的部分反應過程如下左圖所示：

已知：反應Ⅰ和反應Ⅱ的平衡常數隨溫度變化曲線如上右圖所示。

（1）反應Ⅰ中，1molCH3CH2OH(g)參與反應后的熱量變化是256kJ。反應1的熱化學方程式是_____________________。

（2）反應Ⅱ，在進氣比[n(CO)：n(H2O)]不同時，測得相應的CO的平衡轉化率見下圖(各點對應的反應溫度可能相同，也可能不同)。

①圖中D、E兩點對應的反應溫度分別為TD和TE判斷：TD_______TE (填“<”“=”或“>”)。

②經分析，A、E 和G 三點對應的反應溫度相同，其原因是A、E和G三點對應的________相同。

③當不同的進氣比達到相同的CO平衡轉化率時，對應的反應溫度和進氣比的關系

是_________________。

（3）反應Ⅲ，在經CO2飽和處理的KHCO3電解液中，電解活化CO2制備乙醇的原理如圖所示。

①陰極的電極反應式是____________________。

②從電解后溶液中分離出乙醇的操作方法是_________________。

③直接向KOH溶液中通入CO2，可以獲得“經CO2飽和處理的KHCO3電解液”，該過程中濃度先增大后減小的離子是__________________ (填化學式)。

Answer 1

【答案】 CH3CH2OH(g)+H2O(g)=4H2(g)+2CO(g) △H=+256 kJ·mol-1 < 化學平衡常數 進氣比越大，反應溫度越低 14CO2+12e-+9H2O→CH3CH2OH+12HCO3- 蒸餾 CO32-

【解析】試題分析：由反應Ⅰ和反應Ⅱ的平衡常數隨溫度的變化曲線可知，反應I是吸熱反應、反應II是放熱反應。

（1）反應Ⅰ中，1molCH3CH2OH(g)參與反應后的熱量變化是256kJ，則反應1的熱化學方程式是CH3CH2OH(g)+H2O(g)=4H2(g)+2CO(g) △H=+256kJ·mol-1。

（2）①該反應為放熱反應，溫度升高后CO的平衡轉化率減小，所以圖中D、E兩點對應的反應溫度TD<TE。

②經分析，A、E和G三點對應的反應溫度相同，其原因是A、E和G三點對應的化學平衡常數相同。

③反應II是一個反應前后氣體分子數不變的放熱反應。如果增大進氣比[n(CO)：n(H2O)]，CO的轉化率會降低，如果降低反應的溫度，CO的轉化率會增大。所以，當不同的進氣比達到相同的CO平衡轉化率時，對應的反應溫度和進氣比的關系是：進氣比越大，反應溫度越低。

（3）由題意可知，二氧化碳在陰極上被還原為乙醇。①陰極的電極反應式是14CO2+12e-+9H2O→CH3CH2OH+12HCO3-。②根據乙醇和水的沸點相差較大，從電解后溶液中分離出乙醇的操作方法可以選擇蒸餾法。③直接向KOH溶液中通入CO2，可以獲得“經CO2飽和處理的KHCO3電解液”，通入少量二氧化碳時，二氧化碳轉化為碳酸根離子，若通入足量的二氧化碳，則碳酸根轉化為碳酸氫根離子，所以，該過程中濃度先增大后減小的離子是CO32-。