Question

【题目】氢气是一种理想的绿色能源。利用生物质发酵得到的乙醇制取氢气，具有良好的应用前景。

乙醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如下左图所示：

已知：反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数随温度变化曲线如上右图所示。

（1）反应Ⅰ中，1molCH3CH2OH(g)参与反应后的热量变化是256kJ。反应1的热化学方程式是_____________________。

（2）反应Ⅱ，在进气比[n(CO)：n(H2O)]不同时，测得相应的CO的平衡转化率见下图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。

①图中D、E两点对应的反应温度分别为TD和TE判断：TD_______TE (填“<”“=”或“>”)。

②经分析，A、E 和G 三点对应的反应温度相同，其原因是A、E和G三点对应的________相同。

③当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时，对应的反应温度和进气比的关系

是_________________。

（3）反应Ⅲ，在经CO2饱和处理的KHCO3电解液中，电解活化CO2制备乙醇的原理如图所示。

①阴极的电极反应式是____________________。

②从电解后溶液中分离出乙醇的操作方法是_________________。

③直接向KOH溶液中通入CO2，可以获得“经CO2饱和处理的KHCO3电解液”，该过程中浓度先增大后减小的离子是__________________ (填化学式)。

Answer 1

【答案】 CH3CH2OH(g)+H2O(g)=4H2(g)+2CO(g) △H=+256 kJ·mol-1 < 化学平衡常数 进气比越大，反应温度越低 14CO2+12e-+9H2O→CH3CH2OH+12HCO3- 蒸馏 CO32-

【解析】试题分析：由反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数随温度的变化曲线可知，反应I是吸热反应、反应II是放热反应。

（1）反应Ⅰ中，1molCH3CH2OH(g)参与反应后的热量变化是256kJ，则反应1的热化学方程式是CH3CH2OH(g)+H2O(g)=4H2(g)+2CO(g) △H=+256kJ·mol-1。

（2）①该反应为放热反应，温度升高后CO的平衡转化率减小，所以图中D、E两点对应的反应温度TD<TE。

②经分析，A、E和G三点对应的反应温度相同，其原因是A、E和G三点对应的化学平衡常数相同。

③反应II是一个反应前后气体分子数不变的放热反应。如果增大进气比[n(CO)：n(H2O)]，CO的转化率会降低，如果降低反应的温度，CO的转化率会增大。所以，当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时，对应的反应温度和进气比的关系是：进气比越大，反应温度越低。

（3）由题意可知，二氧化碳在阴极上被还原为乙醇。①阴极的电极反应式是14CO2+12e-+9H2O→CH3CH2OH+12HCO3-。②根据乙醇和水的沸点相差较大，从电解后溶液中分离出乙醇的操作方法可以选择蒸馏法。③直接向KOH溶液中通入CO2，可以获得“经CO2饱和处理的KHCO3电解液”，通入少量二氧化碳时，二氧化碳转化为碳酸根离子，若通入足量的二氧化碳，则碳酸根转化为碳酸氢根离子，所以，该过程中浓度先增大后减小的离子是CO32-。