Question

13．已知乙烯气相直接水合反应：C₂H₄ （g）+H₂O（g）?C₂H₅OH（g）△H=-45.5kJ•mol^-1
（1）乙烯气相直接水合反应，在其他条件相同时，分别测得C₂H₄的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线如图1．结合曲线，归纳C₂H₄平衡转化率随温度、压强变化的规律：
（a）其他条件相同，温度升高，C₂H₄的平衡转化率降低；（b）其他条件相同，增大压强，C₂H₄的平衡转化率增大；
（2）若要进一步提高乙烯的转化率，可以采取的措施有B．
A．增大乙烯的浓度B．分离出乙醇C．加催化剂
（3）图2是以甲醇为燃料的新型固体氧化物（固体电解质传导O^2-）燃料电池工作原理示意图．回答下列问题：
①B极的电极反应式为CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O．
②若用该燃料电池做电源，给某铁质水管上镀锌，
当A极消耗标况下1.12L O₂，水管增重的质量是6.5克．
（可能用到的相对原子质量：Fe-56    Zn-65 ）

Answer 1

分析 由图象根据升温和增压分别判断C₂H₄的平衡转化率变化；
（1）提高乙烯的转化率，可以使平衡正向移动，但不能增加乙烯的量；
（2）①B为负极，总反应式为CH₄+2O₂+=CO₂+2H₂O，正极反应式为：2O₂+8e^-=4O^2-，两式相减可得负极电极反应式；
②当A极消耗标况下1.12L O₂，A电极为正极，水管做阴极，结合电子守恒计算阴极析出锌的质量．

解答 解：（a）由图象可知，升高温度，平衡逆向移动，C₂H₄的平衡转化率降低，
故答案为：其他条件相同，温度升高，C₂H₄的平衡转化率降低；
（b）反应C₂H₄ （g）+H₂O（g）?C₂H₅OH（g）为气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，C₂H₄的平衡转化率增大，
故答案为：其他条件相同，增大压强，C₂H₄的平衡转化率增大；
（1）A．增大乙烯的浓度，乙烯的转化率减小，故A错误；
B．分离出乙醇，平衡正向移动，乙烯的转化率增大，故B正确；
C．加催化剂，不影响化学平衡，乙烯的转化率不变，故C错误；
故答案为：B；
（3）①B为负极，总反应式为CH₄+2O₂+=CO₂+2H₂O，正极反应式为：2O₂+8e^-=4O^2-，两式相减，负极反应为：CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，
故答案为：CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O；
②当A极消耗标况下1.12L O₂，物质的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，A电极为正极，电极反应，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，水管做阴极，Zn-2e^-=Zn²⁺，结合电子守恒得到
    O₂↑～2Zn²⁺～4e-
0.05mol  0.1mol
水管增重的质量为 65g/mol×0.1mol=6.5g
故答案为：6.5．

点评 本题考查较综合，涉及化学平衡计算、化学平衡移动影响因素和电极反应式的书写及相关计算等，为高频考点，侧重分析能力及计算能力的考查，把握化学反应原理及图象、流程的分析为解答的关键，题目难度中等．