Question

乙醇是重要的化工原料和液體燃料，可以利用下列反應(yīng)制取乙醇：
2CO₂（g）+6H₂（g）         CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）
（1）寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K=______．
（2）請(qǐng)說(shuō)明以CO₂為原料合成乙醇的優(yōu)點(diǎn)是______（只要求寫出一條）．
（3）在一定壓強(qiáng)下，測(cè)得該反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

溫度/℃CO2轉(zhuǎn)化率/% n（H2）/n（CO2）	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2.0	60	43	28	15
3.0	83	62	37	22

①該反應(yīng)是______反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
②一定條件下，若提高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，則CO₂的轉(zhuǎn)化率______；平衡常數(shù)K______．（填“增大”、“減小”、或“不變”）
（4）在下圖的坐標(biāo)系中作圖說(shuō)明壓強(qiáng)變化對(duì)該反應(yīng)化學(xué)平衡的影響，并對(duì)圖中橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)的含義作必要的標(biāo)注．
（5）一種乙醇燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在酸性溶液中乙醇與氧作用生成水和二氧化碳．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：
______．
（6）25℃、101kPa下，H₂（g）、C₂H₄（g）和C₂H₅OH（l）的燃燒熱分別是285.8kJ?mol^-1、1411.0kJ?mol^-1和1366.8kJ?mol^-1，請(qǐng)寫出由C₂H₄（g）和H₂O（l）反應(yīng)生成C₂H₅OH（l）的熱化學(xué)方程式______．

Answer 1

【答案】分析：（1）依據(jù)平衡常數(shù)概念列式，用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積；
（2）從資源利用及環(huán)保角度來(lái)分析該合成方法的優(yōu)點(diǎn)；
（3）①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析二氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高減小，結(jié)合平衡移動(dòng)原理得到反應(yīng)能量變化；
②氫氣和二氧化碳物質(zhì)的量比值增大同溫度下二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，平衡常數(shù)隨溫度變化；
（4）化學(xué)平衡是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小，增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，二氧化碳和氫氣含量減小，乙醇含量增大；
（5）乙醇燃料電池依據(jù)原電池原理，燃料做負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在酸溶液中生成二氧化碳；
（6）由燃燒熱的概念寫出各反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律計(jì)算；
解答：解：（1）2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g），依據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式，結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)的概念列式寫出平衡常數(shù)表達(dá)式為：；
故答案為：；
（2）以CO₂為原料合成乙醇，減少二氧化碳造成的溫室效應(yīng)，廢棄物利用，有利于環(huán)保；
故答案為：廢棄物利用，有利于環(huán)保；
（3）①由圖表分析判斷，隨溫度升高，二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，正向是放熱反應(yīng)；
故答案為：放熱；
②一定條件下，若提高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，圖表數(shù)據(jù)分析，同溫度下，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度變化；
故答案為：增大 不變；
（4）化學(xué)平衡是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小，增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，二氧化碳和氫氣含量減小，乙醇含量增大；壓強(qiáng)做橫軸，物質(zhì)含量做縱軸，畫出圖象




故答案為：；

（5）酸性條件下，乙醇在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，則負(fù)極反應(yīng)為C₂H₅OH-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案為：C₂H₅OH+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；
（6）已知H₂（g）、C₂H₄（g）和C₂H₅OH（l）的燃燒熱分別是-285.8kJ/mol、-1411.0kJ/mol和-1366.8kJ/mol，
則有：①H₂（g）+O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
②C₂H₄（g）+2O₂（g）=2H₂O（l）+2CO₂（g）△H=-1411.0kJ/mol；
③C₂H₅OH（l）+2O₂（g）=3H₂O（l）+2CO₂ （g）△H=-1366.8kJ/mol；
根據(jù)蓋斯定律 ②-③
可得：C₂H₄（g）+H₂O（l）=C₂H₅OH（l）△H=-44.2kJ/mol，
故答案為：C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）；△H=-44.2 kJ/mol^-1；
點(diǎn)評(píng)：本題考查了平衡常數(shù)的概念應(yīng)用，數(shù)據(jù)分析平衡移動(dòng)方向，圖象意義和畫法，熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．