题目内容
【题目】乙醇(C2H5OH)是生活中常见的物质,下图给出了乙醇的结构式和球棍模型。
I.乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点,引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。
碱性乙醇燃料电池 酸性乙醇燃料电池 熔融盐乙醇燃料电池
(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为_______。(填化学式)
(2)碱性乙醇燃料电池中,电极a上发生的电极反应式为_______,使用空气代替氧气,电池工作过程中碱性会不断下降,其原因是_______。
(3)酸性乙醇燃料电池中,电极b上发生的电极反应式为_______。
(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质,电池工作时,CO32-向电极_______(填“a”或“b”)移动。
II. 已知气相直接水合法可以制取乙醇:H2O(g)+C2H4(g)CH3CH2OH(g)。当n(H2O):n(C2H4)=1:1时,乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系如下图:
(1)图中压强p1、p2、p3、p4的大小顺序为:_______,理由是:_______。
(2)气相直接水合法采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290℃,压强6.9 MPa,n(H2O):n(C2H4)=0.6:1。该条件下乙烯的转化率为5%。若要进一步提高乙烯的转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有_______、_______。
【答案】O2 C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O 空气中的CO2会与KOH溶液反应,降低溶液的碱性,同时反应中也会消耗KOH 3O2+12H++12e-=6H2O a p4>p3>p2>p1 反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,乙烯的转化率增大,所以相同条件下,转化率越大的代表压强越大 其他条件不变,增加H2O(g)的浓度 其他条件不变,移出生成物
【解析】
I. (1)燃料电池中通入燃料的为负极,通入氧气或空气的为正极,三种乙醇燃料电池中正极反应物均为氧气;
(2)碱性乙醇燃料电池中,电极a为负极,电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O,使用空气代替氧气 ,空气中的CO2会与KOH溶液反应,降低溶液的碱性,同时反应中也会消耗KOH;
(3)酸性乙醇燃料电池中,电极b为正极,电极反应式为3O2+12H++12e-= 6H2O;
(4)根据图示,a为负极,原电池中阴离子由正极向负极移动,CO32-向电极a移动;
Ⅱ.(1)在相同温度下由于乙烯转化率为p1<p2<p3<p4,由C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知正反应为气体体积减小的反应,所以增大压强,平衡正向移动,乙烯的转化率提高,因此压强关系是p1<p2<p3<p4;
(2)若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以改变物质的浓度,如从平衡体系中将产物乙醇分离出来,或增大水蒸气的浓度等。据此解答。
I. (1)燃料电池中通入燃料的为负极,通入氧气或空气的为正极,三种乙醇燃料电池中正极反应物均为氧气。本小题答案为:O2。
(2)碱性乙醇燃料电池中,电极a为负极,电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O,使用空气代替氧气 ,空气中的CO2会与KOH溶液反应,降低溶液的碱性,同时反应中也会消耗KOH。本小题答案为:C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O;空气中的CO2会与KOH溶液反应,降低溶液的碱性,同时反应中也会消耗KOH。
(3)酸性乙醇燃料电池中,电极b为正极,电极反应式为3O2+12H++12e-= 6H2O。本小题答案为:3O2+12H++12e-= 6H2O。
(4)根据图示,a为负极,原电池中阴离子由正极向负极移动,CO32-向电极a移动。本小题答案为:a。
Ⅱ.(1)在相同温度下由于乙烯转化率为p1<p2<p3<p4,由C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知正反应为气体体积减小的反应,所以增大压强,平衡正向移动,乙烯的转化率提高,因此压强关系是p1<p2<p3<p4。本小题答案为:p1<p2<p3<p4;反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,乙烯的转化率增大,所以相同条件下,转化率越大的代表压强越大。
(2)若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以改变物质的浓度,如从平衡体系中将产物乙醇分离出来,或增大水蒸气的浓度等。本小题答案为:其他条件不变,增加H2O(g)的浓度;其他条件不变,移出生成物。
【题目】下表是中学化学教科书中元素周期表的一部分,除标出的元素外,表中的每个编号表示一种元素,请根据要求回答问题。
IA | 0 | ||||||||
1 | ① | II A | III A | IV A | V A | VI A | VIIA | ||
2 | ② | ③ | Ne | ||||||
3 | ④ | ⑤ | Al | S | ⑥ |
(1)②表示的元素名称是____________;
(2)⑥的原子结构示意图是______________;
(3)由①和③两种元素组成的化合物的电子式是___________;
(4)②和③中,最高价氧化物对应的水化物酸性最强的酸的化学式是_____________。
【题目】已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
温度/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
平衡常数 | 1.7 | 1.1 | 1.0 | 0.6 | 0.4 |
830℃时,向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol的A和0.8 mol的B,反应初始4 s内A的平均反应速率υ(A)=0.005 mol/(L·s)。下列说法正确的是
A. 4 s时c(B)为0.38 mol/L
B. 830℃达平衡时,A的转化率为20%
C. 反应达平衡后,升高温度,平衡正向移动
D. 1200℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数为0.4