Question

乙醇是重要的化工原料和液体燃料，可以在一定条件下利用CO₂与H₂反应制得：

请回答：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为                                 。
（2）当温度T₁>T₂时，化学平衡常数K₁           K₂（填“>”、“<”或“=”）。
（3）在恒温、恒容的密闭容器中，下列描述能说明上述反应已达化学平衡状态的是                           （填字母序号）。
a．生成1molCH₃CH₂OH的同时生成3 mol H₂O   
b．容器中各组分浓度不随时间而变化
c．容器中混合气体的密度不随时间而变化   
d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（4）在工业生产中，可使H₂的转化率和化学反应速率同时提高的措施有                                     （写出一条合理措施即可）。
（5）工业上，常以乙醇为原料生产乙醛。根据下图所示信息，该反应是            反应（填“放热”或“吸热”），判断依据是__________________。

（6）乙醇可以作为燃料电池的燃料。某乙醇燃料电池以乙醇为燃料，使用酸性电解质，该电池负极反应的电极反应式为                                           。

Answer 1

（1） （2）<    （3）b d （4）增大CO₂浓度（或增大压强）
（5）放热  反应物总能量大于生成物总能量   （6）CH₃CH₂OH – 12 e^- + 3H₂O ＝2CO₂ + 12H⁺

解析试题分析：（1）根据化学平衡常数的定义，可知 
（2）当温度T₁>T₂时，由T₁到T₂，相当于是降低温度，降低温度，化学平衡向放热反应的方向进行，△H＜0，即平衡右移，产物增多，反应物减少，因此，K₁＜K₂。
（3）a．应符合“异方向、量相当”，生成1molCH₃CH₂OH的同时生成3 mol H₂O，属于同一方向的描述，错误。
b．容器中各组分浓度不随时间而变化，属于化学平衡状态的定义，也是宏观判断标志，正确。
c．由于限定的条件是恒温、恒容的密闭容器中，反应前后质量守恒，因此，密度在反应的过程中未发生过变化，因此不能把容器中混合气体的密度不随时间而变化作为判断标志。 错误。
d．从化学方程式可以看出，该可逆反应是反应前后气体分子数减小的反应，当容器中容器中气体的分子总数不随时间而变化时，达到化学平衡，正确。
（4）根据可逆反应中，反应物的转化特点，当增加反应体系中另外一种物质CO₂时，可使H₂的转化率和化学反应速率同时提高，也可以增大压强。
（5）从函数图像可以看出，反应物自身具有的总能量高于生物自身具有的总能量，即E（反）＞E(生)。
（6）CH₃CH₂OH中碳元素的化合价为-2价，在原电池的负极发生氧化反应，碳元素被氧化为CO₂，化合价升高6价，CH₃CH₂OH中含有2个碳原子，1molCH₃CH₂OH被氧化，碳元素的化合价升高12价，即转移的电子数目为12e^-，因此负极反应式为：CH₃CH₂OH – 12 e^- + 3H₂O ＝2CO₂ + 12H⁺，正极反应式为： O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O。
考点：考查化学平衡常数表达式的书写、化学平衡状态的判断标志、化学平衡移动、化学能与热能、原电池原理等知识。