Question

【题目】氢气是一种理想的绿色能源．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．乙醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如图所示：

已知：反应I和反应II的平衡常数随温度变化曲线如图所示。

（1）反应I中，1molCH3CH2OH（g）参与反应后的热量变化是256kJ。

①反应II的△H___0（填“＜”“=”或“＞”）。

②反应I的热化学方程式是____。

（2）反应II，在进气比[n（CO）：n（H2O）]不同时，测得相应的CO的平衡转化率见下图（各点对应的反应温度可能相同，也可能不同）。

①图中D、E两点对应的反应温度分别为TD和TE．判断：TD______TE（填“＜”“=”或“＞”）。

②经分析，A、E和G三点对应的反应温度相同，其原因是A、E和G三点对应的______相同．

③当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时，对应的反应温度和进气比的关系是______。

（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电解活化CO2制备乙醇化学方程式是_____。

②从电解后溶液中分离出乙醇的操作方法是_____。

Answer 1

【答案】< CH3CH2OH（g）+H2O（g）=4H2（g）+2CO（g）△H=+256kJmol-1 ＜ 化学平衡常数 进气比越大，反应温度越低 14CO2+12e-+9H2O=CH3CH2OH+12HCO3- 蒸馏

【解析】

（1）①由平衡常数随温度变化曲线图可知，温度升高，反应II的平衡常数减小，说明升高温度，平衡向逆向移动，因此反应II为正向放热的反应，即△H<0，

答案为：<；

②由平衡常数随温度变化曲线图可知，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△H>0，根据反应前后能量变化，则反应Ⅰ的热化学方程式为：CH3CH2OH(g)+H2O(g)=4H2(g)+2CO(g)△H=+256kJmol-1，

答案为：CH3CH2OH（g）+H2O（g）=4H2（g）+2CO（g）△H=+256kJmol-1

（2）①由平衡常数随温度变化曲线图可知，温度升高，反应Ⅱ的平衡常数减小，说明升高温度，平衡正向进行程度减小，平衡逆向移动，因此反应Ⅱ为正向放热的反应。当CO和H2O物质的量之比相等时，CO的转化率：D>E，说明由TD到TE，反应逆向移动，则TD到TE温度升高，即TD<TE；

答案为：<；

②某一可逆反应的化学平衡常数K只受温度影响，温度保持不变，改变影响化学平衡的其它条件时，平衡可能发生移动，但K值不变。因此要说明A、E和G三点在反应物浓度不同的情况下温度相同，依据是其化学平衡常数相同；

答案为：化学平衡常数；

③由上一问题干已知，A、E和G三点反应温度相同，即。由图可知，B、E、F三点进气比：，但CO转化率相同，符合题干条件。TA到TB，CO转化率降低，反应逆向移动，因此TA>TB；同理，TF到TG，CO转化率降低，反应逆向移动，可得TG>TF，因此得出：，即当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时，进气比越大，反应温度越低。

答案为：进气比越大，反应温度越低；

（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-；

答案为：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。

答案为：蒸馏。