Question

乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：
2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H₁
已知：H₂O（l）═H₂O（g）△H₂
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃
（1）以CO₂（g）与H₂（g）为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：
2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（l）△H=

 

．
（2）CH₄和H₂O在催化剂表面发生反应CH₄+H₂O?CO+3H₂，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：

温度/℃	800	1000	1200	1400
平衡常数	0.45	1.92	276.5	1771.5

①该反应是反应（填“吸热”或“放热”）

 

②T℃时，向1L密闭容器中投入1mol CH₄和1mol H₂O（g），5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时c（CH₄）=0.5mol?L^-1，计算该温度下CH₄+H₂O?CO+3H₂的平衡常数K=

 

该温度下达到平衡时H2的平均生成速率的值=

 

．
（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题．某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图所示．

①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的转化率降低，其可能的原因为

 

；在n（NO）/n（CO）=1的条件下，应控制的最佳温度在

 

左右．
②用C_xH_y（烃）催化还原也可消除氮氧化物的污染．写出CH₄与NO₂发生反应的化学方程式：

 

．
（4）乙醇同时也是工业生产乙醛等化工产品的重要原料，下图是乙醇氧化为乙醛的反应机理，则B物质应为

 

．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡建立的过程,化学平衡常数的含义,产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线

专题：化学应用

分析：（1）根据盖斯定律求反应热；
（2）根据平衡移动判断反应的热量变化；根据平衡常数表达式计算其数值；
（3）升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热；
（4）在乙醇的催化氧化过程中，其催化作用的是金属铜．

解答： 解：（1）已知①2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H₁
②H₂O（l）═H₂O（g）△H₂
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃
根据盖斯定律，化学反应2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（l）可以由：①-3×②-2×③获得，所以该反应的焓变△H=△H₁-3△H₂-2△H₃，
故答案为：△H=△H₁-3△H₂-2△H₃；
（2）温度升高，平衡常数增大即平衡向正反应方向移动，故该反应为吸热反应，
故答案为：吸热；
②T℃时，向1L密闭容器中投入1molCH₄和1mol H₂O（g），平衡时c（CH₄）=0.5mol?L^-1，该温度K=

c(CO)?c(H2)3

c(CH4)?c(H2O)

=

0.5×1．53

0.5×0.5

=6.75mol²/L²，
故答案为：6.75mol²/L²；
（3）①升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热；由图可知，在

n(NO)

n(CO)

=1的条件下，870℃时，NO还原为N₂的转化率为100%，
故答案为：该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；870℃或相近温度；
②CH₄与NO₂发生反应生成无毒的N₂、CO₂和H₂O，反应为CH₄+2NO₂═CO₂+N₂+2H₂O，
故答案为：CH₄+2NO₂═CO₂+N₂+2H₂O；
（4）在乙醇的催化氧化过程中，其催化作用的是金属铜，所以B是金属铜，
故答案为：Cu．

点评：本题考查盖斯定律的应用、放热反应与吸热反应、热化学方程式的书写．难度中等．根据图象分析出分解率的变化特点是解题的关键．