Question

乙醇是重要的化工原料和液体燃料，可以利用下列反应制取乙醇：
2CO₂（g）+6H₂（g）  CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）
（1）写出该反应的平衡常数表达式：K=______．
（2）在一定压强和温度下，在反应物总物质的量相同的情况下，测得该反应的实验数据如下表：

温度/℃CO2转化率/% n（H2）/n（CO2）	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2.0	60	43	28	15
3.0	83	62	37	22

①该反应是______反应（填“吸热”或“放热”）．
②提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，则CO₂的转化率______；化学平衡______移动，平衡常数K______（填“增大”、“减小”、或“不变”）．
（3）一种乙醇燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中乙醇与氧气作用生成水和二氧化碳．该电池的负极反应式为：______．
若以上述燃料电池为电源来电解饱和食盐水，当消耗46g乙醇时，电解产生的H₂体积（标况）为______L．
（4）25℃、101kPa下，H₂（g）、C₂H₄（g）和C₂H₅OH（l）的燃烧热分别是285.8kJ?mol^-1、1411.0kJ?mol^-1和1366.8kJ?mol^-1，请写出由C₂H₄（g）和H₂O（l）反应生成C₂H₅OH（l）的热化学方程式______．

Answer 1

【答案】分析：（1）化学平衡常数为生成物浓度幂之比与反应物浓度幂之比的比；
（2）①由表中的横行数据可知，温度越高，二氧化碳的转化率减小来分析；
②提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，则CO₂的转化率增大，化学平衡正向移动，以此来分析；
（3）酸性溶液中乙醇与氧气作用生成水和二氧化碳，负极发生氧化反应，则乙醇在负极失去电子发生氧化反应；并利用电子守恒来计算生成氢气的体积；
（4）根据燃烧热写出热化学方程式，再利用盖斯定律来计算C₂H₄（g）和H₂O（l）反应生成C₂H₅OH（l）的反应热，以此来书写热化学方程式．
解答：解：（1）反应为2CO₂（g）+6H₂（g）  CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g），则K=，
故答案为：；
（2）①由表中数据可知，温度越高，二氧化碳的转化率越低，则升高温度，化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故答案为：放热；
②由表中的数据可知，相同温度时，提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，则CO₂的转化率增大，化即学平衡正向移动，但温度不变，则K不变，
故答案为：增大；正向；不变；
（3）酸性条件下，乙醇在负极发生氧化反应，则负极反应为C₂H₅OH-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
由电子守恒可知C₂H₅OH～12e^-～6H₂↑，n（C₂H₅OH）==1mol，
则n（H₂）=6mol，其标况下的体积为6mol×22.4L/mol=134.4L，
故答案为：C₂H₅OH-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；134.4；
（4）25℃、101kPa下，H₂（g）、C₂H₄（g）和C₂H₅OH（l）的燃烧热分别是285.8kJ?mol^-1、1411.0kJ?mol^-1和
1366.8kJ?mol^-1，
则H₂（g）+O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ?mol^-1①，
C₂H₄（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1411.0kJ?mol^-1②，
C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.8kJ?mol^-1③，
由盖斯定律可知，②-③可得反应C₂H₄（g）+H₂O（l）=C₂H₅OH（l），
其反应热为-1411.0kJ?mol^-1-（-1366.8kJ?mol^-1）=-44.2 kJ?mol^-1，
热化学方程式为C₂H₄（g）+H₂O（l）=C₂H₅OH（l）△H=-44.2 kJ?mol^-1，
故答案为：C₂H₄（g）+H₂O（l）=C₂H₅OH（l）△H=-44.2 kJ?mol^-1．
点评：本题为综合性习题，考查知识点较多，熟悉影响平衡的因素、原电池的电极反应、盖斯定律计算反应热等知识即可解答，但应注意关于平衡移动方向问题应解释为：当浓度产生同等变量时（即c（H₂）的增加量与c（CO₂）的减少量），c⁶（H₂）产生的增大影响比c²（CO₂）产生的减小影响要更大，所以化学平衡向正反应方向移动是学生理解的难点．