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【题目】氢能是一种高效清洁、极具发展潜力的能源。利用生物质发酵得到的乙醇制取氢气,具有良好的应用前景。

已知下列反应:

(1)反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数随温度变化曲线如图所示。则△H1________△H2(填“>”、“<”或“=”);△H3=________(用△H1、△H2表示)。

(2)向2L密闭容器中充入H2和CO2共6mol,改变氢碳比[n(H2)/n(CO2)]在不同温度下发生反应III达到平衡状态,测得的实验数据如下表。分析表中数据回答下列问题:

①温度升高,K值________(填“增大”、“减小”、或“不变”)。

②提高氢碳比,K值________ (填“增大”“减小”或“不变”),对生成乙醇________ (填“有利”或“不利”)

③在700K、氢碳比为1.5,若5min反应达到平衡状态,则0~5min用H2表示的速率为________

(3)反应III在经CO2饱和处理的KHCO3电解液中,电解活化CO2制备乙醇的原理如图所示。

①阴极的电极反应式为________________

②从电解后溶液中分离出乙醇的操作方法为________________

(4)在一定条件下发生反应Ⅳ,测得不同温度对CO2的平衡转化率及催化剂的效率影响如图所示,下列有关说法正确的为________ (填序号)

①不同条件下反应,N点的速率最大

②M点平衡常数比N点平衡常数大

③温度低于250℃时,随温度升高乙烯的产率增大

④实际反应应尽可能在较低的温度下进行,以提高CO2的平衡转化率

【答案】 > -(2△H2 + △H1) 减小 不变 有利 0.144mol·L-1·min-1 14CO2 + 12e- + 9H2O = CH3CH2OH + 12HCO3- 蒸馏

【解析】(1)由K-T图可知,温度升高,反应Ⅰ的平衡常数增大,说明升高温度,平衡向正向移动,因此反应Ⅰ为正向吸热的反应,即△H1>0,同理反应Ⅱ平衡常数减小,说明升温平衡逆向移动,为放热反应,△H2<0,故△H1>△H2根据盖斯定律,反应Ⅲ等于反应Ⅰ的逆反应加上反应Ⅱ的逆反应的2倍,故得出△H3=-(2△H2 + △H1)。

(2)①由表中数据可知,n(H2)/n(CO2)一定情况下,温度越高,CO2转化率越低,说明升高温度平衡向逆反应移动,正反应为放热反应,所以平衡常数k减小;故答案为:减小;②平衡常数只与温度有关,提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)],但温度不变,所以平衡常数K值将不变,但是增加氢气的量有利于平衡正向移动,有利于生成乙醇,故答案为:不变;有利;

(3)①阴极得电子,发生还原反应,元素化合价降低,CO2中碳元素为+4价,乙醇中碳元素平均化合价为-2价,为了维持电荷守恒,生成物还有HCO3-,HCO3-中的氢元素可从H2O中获得,则阴极的电极反应式为:14CO2 + 12e- + 9H2O = CH3CH2OH + 12HCO3-;②与水溶液相比,乙醇易挥发,沸点较低,可采用蒸馏的方法从电解液中分离出乙醇。

(4)①化学反应速率随温度的升高而加快,催化剂的催化效率降低,所以v(M)有可能小于v(N),故①不正确;②升高温度二氧化碳的平衡转化率减低,则升温平衡逆向移动,所以M化学平衡常数大于N,故②正确;③温度低于250℃时,随温度升高平衡逆向进行乙烯的产率减小,故③不正确;④为提高CO2的转化率,平衡正向进行,反应是放热反应,低的温度下进行反应,平衡正向进行,但催化剂的活性、反应速率减小,故④不正确;故答案为:②

练习册系列答案
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【题目】下图为正丁烷的球棍模型。下列说法正确的是(  )

A. 正丁烷的分子式为C4H8

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C. 分子中含有4C—C单键

D. 分子中共含有13个共价键

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1向燃煤中加入适量石灰石,高温时将SO2转化为CaSO4的化学方程式是______

2选择性催化还原法SCR脱硝”。在催化剂的作用下,选取还原剂将烟气中的NO进行无害化处理。NH3还原NO的化学方程式是______

3)以NaClO溶液作为吸收剂进行一体化脱硫脱硝”。控制溶液的pH5.5将烟气中的SO2NO转化为SO42NO3均为放热反应

①在如图中画出“放热反应”的反应过程中的能量变化示意图。

②NaClO溶液吸收烟气中SO2的离子方程式是______

③一定时间内,温度对硫、硝脱除率的影响曲线如图SO2的脱除率高于NO,可能的原因是______写出1种即可)。

④烟气中SO2NO的体积比为4∶150℃时的脱除率见图2,则此吸收液中烟气转化生成的NO3Cl的物质的量之比为______

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A. 22.4L乙烷中含有的共价键数为7NA

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C. 密闭容器中2 molNO与1molO2充分反应,产物的分子数为2NA

D. 标准状况下,11.2L二氯甲烷(CH2Cl2)所含的分子数为0.5NA

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A. N2表示的反应速率为0.15mol·L-1·s-1 B. 2sH2的转化率为40%

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