Question

煤直接燃烧的能量利用率较低，为提高其利用率，工业上将煤气化(转变成CO和H2)后再合成乙醇、二甲醚等多种能源。

(1)如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。该电池的负极反应式为______________________。

 

(2)煤气化所得气体可用于工业合成二甲醚，其反应如下：

2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)。

同时发生副反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)；CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)。

在温度为250 ℃、压强为3.0 MPa时，某工厂按投料比V(H2)∶V(CO) ＝a进行生产，平衡时反应体系中各组分的体积分数如下表：

物质	H2	CO	CO2	(CH3)2O	CH3OH(g)	H2O(g)
体积分数	0.54	0.045	0.18	0.18	0.015	0.03

 

①投料比a＝________；

②250℃时反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝________。

 

Answer 1

(1)CH3CH2OH＋H2O－4e－=CH3COOH＋4H＋　(2)①1.9　②72

【解析】(1)根据图示可知负极上发生乙醇氧化为乙酸的反应。 (2)①根据碳原子守恒和氢原子守恒，可得原投料中H2和CO的物质的量之比为(0.54×2＋0.18×6＋0.015×4＋0.03×2)×∶(0.045＋0.18＋0.18×2＋0.015)＝1.14∶0.6＝1.9，即a＝1.9。②计算平衡常数时，体积分数可直接代替物质的量浓度进行计算(同一体系中气体物质的体积分数之比等于物质的量浓度之比)，故K＝＝72。