Question

【题目】乙醇(C2H5OH)是生活中常见的物质，下图给出了乙醇的结构式和球棍模型。

I.乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。

碱性乙醇燃料电池 酸性乙醇燃料电池 熔融盐乙醇燃料电池

(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为_______。(填化学式)

(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为_______，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断下降，其原因是_______。

(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为_______。

(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO32－向电极_______(填“a”或“b”)移动。

II. 已知气相直接水合法可以制取乙醇：H2O(g)+C2H4(g)CH3CH2OH(g)。当n(H2O)：n(C2H4)=1：1时，乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系如下图：

(1)图中压强p1、p2、p3、p4的大小顺序为：_______，理由是：_______。

(2)气相直接水合法采用的工艺条件为：磷酸／硅藻土为催化剂，反应温度290℃，压强6.9 MPa，n(H2O)：n(C2H4)=0.6：1。该条件下乙烯的转化率为5％。若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有_______、_______。

Answer 1

【答案】O2 C2H5OH+16OH－－12e－=2CO32－+11H2O 空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH 3O2+12H++12e－=6H2O a p4>p3>p2>p1 反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，乙烯的转化率增大，所以相同条件下，转化率越大的代表压强越大 其他条件不变，增加H2O(g)的浓度 其他条件不变，移出生成物

【解析】

I. (1)燃料电池中通入燃料的为负极，通入氧气或空气的为正极，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为氧气；

(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a为负极，电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O，使用空气代替氧气 ，空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH；

(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，电极反应式为3O2+12H++12e－= 6H2O；

(4)根据图示，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，CO32－向电极a移动；

Ⅱ．(1)在相同温度下由于乙烯转化率为p1＜p2＜p3＜p4，由C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知正反应为气体体积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是p1＜p2＜p3＜p4；

(2)若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以改变物质的浓度，如从平衡体系中将产物乙醇分离出来，或增大水蒸气的浓度等。据此解答。

I. (1)燃料电池中通入燃料的为负极，通入氧气或空气的为正极，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为氧气。本小题答案为：O2。

(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a为负极，电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O，使用空气代替氧气 ，空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH。本小题答案为：C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O；空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH。

(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，电极反应式为3O2+12H++12e－= 6H2O。本小题答案为：3O2+12H++12e－= 6H2O。

(4)根据图示，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，CO32－向电极a移动。本小题答案为：a。

Ⅱ．(1)在相同温度下由于乙烯转化率为p1＜p2＜p3＜p4，由C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知正反应为气体体积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是p1＜p2＜p3＜p4。本小题答案为：p1＜p2＜p3＜p4；反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，乙烯的转化率增大，所以相同条件下，转化率越大的代表压强越大。

(2)若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以改变物质的浓度，如从平衡体系中将产物乙醇分离出来，或增大水蒸气的浓度等。本小题答案为：其他条件不变，增加H2O(g)的浓度；其他条件不变，移出生成物。