Question

乙醇可通过淀粉等生物质原料发酵制得，属于可再生资源，由乙醇制取氢气    具有良好的应用前景．已知由乙醇制取氢气可有如下两条路线：
①水蒸气催化重整：CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）═4H₂（g）+2CO（g）△H=+255.58kJ?mol^-1
②部分催化氧化：CH₃CH₂OH（g）+

1

2

O₂（g）═3H₂（g）+2CO（g）△H=+13.76kJ?mol^-1
请回答下列问题：
（1）下列说法正确的是

 

．（填字母）
A．从原料消耗的角度来看，路线①制氢更有价值
B．从能量消耗的角度来看，路线①制氢更加有利
C．由于路线②制氢要消耗很多能量，故在实际生产中意义不大
D．路线①和路线②均使用催化剂，是为了降低反应所需的能量
（2）在体积为1L的密闭容器中充入2mol CO和4mol H₂，一定条件下发生反应：
4H₂（g）+2CO（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-255.58kJ?mol^-1    
欲使n（CH₃CH₂OH）/n（CO）增大，应采取措施是

 

．（答两项即可）
（3）若用0.81t淀粉为原料，理论上可制得质量分数为92%的乙醇溶液

 

t．
（4）若用乙醇得到的合成气（CO、H₂的混合气）来合成一种生物汽油．乙醇按路线①和路线②的反应各占50%，合成气合成生物汽油的反应为：2mCO+（2m+n）H₂→2C_mH_n+2mH₂O
假定这种生物汽油中含有X、Y两种成分，且X、Y都是含8个碳原子的烃，X是苯的同系物，Y是烷烃．1t质量分数为92%的乙醇经上述转化（假定各步转化率均为100%），最终可得到X的质量为多少吨？

 

．

Answer 1

分析：（1）A．从原料消耗的角度来看，消耗等量乙醇①路线生产氢气多；
B．从能量消耗的角度来看，②路线消耗能量少；
C．①路线消耗很多能量；
D．催化剂改变反应速率不改变平衡，能降低反应的活化能；
（2）依据化学平衡移动方向判断；
（3）利用化学方程式，根据淀粉的质量求出酒精的质量；
（4）依据化学方程式，乙醇按路线①和路线②的反应各占50%，得到乙醇物质的量，依据原子守恒计算得到一氧化碳和氢气物质的量，结合合成气合成生物汽油的反应为：2mCO+（2m+n）H₂→2C_mH_n+2mH₂O，计算生物汽油中含有X、Y两种成分，且X、Y都是含8个碳原子的烃，X是苯的同系物C₈H₁₀，Y是烷烃为C₈H₁₈，计算XY物质的量之比得到；

解答：解：（1）A．从原料消耗的角度来看，消耗等量乙醇①路线生产氢气多，故A正确；
B．从能量消耗的角度来看，②路线消耗能量少，故B错误；
C．与②路线相比，①路线消耗很多能量，所以在实际生产中意义不大，故C错误；
D．催化剂是降低反应的活化能，使反应更容易进行，路线①和路线②均使用催化剂，是为了降低反应所需的能量，故D正确
故答案为：AD；
（2）反应是4H₂（g）+2CO（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-255.58kJ?mol^-1，气体体积减小的放热反应，平衡正向进行，使n（CH₃CH₂OH）/n（CO）增大；所以可以将H₂O（g）从体系中分离出来或充入H₂或降低温度或增大压强等实现比值增大；
故答案为：将H₂O（g）从体系中分离出来或充入H₂或降低温度或增大压强等；
（3）设810㎏淀粉理论上可以制得乙醇的质量是x．
（C₆H₁₀O₅）_n+nH₂O

催化剂

2nCH₃CH₂OH+2nCO₂↑
    162n                92n
    810㎏x

162n

810kg

=

92n

x

x=460kg
理论上可制得质量分数为92%的乙醇溶液质量=

460kg

96%

=479.2kg=0.5t；
故答案为：0.5 t；
（4）1 t 92%乙醇溶液中含乙醇为2.0×l0⁴mol，按①、②反应的乙醇的物质的量均为1.0×10⁴mol．
依①、②得n（CO，总产）=4.0×10⁴mol，n（H₂，总）=7.0×10⁴mol；
依题意和原子守恒可得，生成汽油的总量为5.0×10³ mol；
进一步可得n（C₈H₁₀）：n（C₈H₁₈）=3：1
则C₈H₁₀的物质的量为3.75×10³ mol，质量为0.3975 t；
故答案为：0.3975 t；

点评：本题考查较为综合，涉及化学平衡，化学反应与能量知识，题目难度较大，本题注意元素守恒和化学方程式计算方法应用，注意催化剂对平衡影响的分析判断是解题关键．