Question

據(jù)報道,在300 ℃、70 MPa 條件下,由CO₂和H₂合成乙醇已成為現(xiàn)實,該合成對解決能源問題具有重大意義。
(1)已知25 ℃、101 kPa條件下,1 g乙醇燃燒生成CO₂和液態(tài)水時釋放出a kJ能量,請寫出該條件下乙醇燃燒的熱化學反應方程式:　。 
(2)由CO₂和H₂合成乙醇的化學方程式為2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g)。實驗測得溫度對反應的影響如圖所示。

①正反應的ΔH　　　0(填“＞”、“<”或“=”); 
②該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=　                      。 
(3)對于該化學平衡,為了提高H₂的轉化率,可采取的措施有　　　。 

A．升溫	B．加壓
C．加催化劑	D．增加CO2的濃度

(4)現(xiàn)有甲、乙兩裝置,甲裝置為原電池,乙裝置為電解池。

①b電極上發(fā)生的電極反應式為　　　　　　　　。 
②若甲中有0.1 mol CH₃CH₂OH參加反應,則乙裝置中生成的氣體在標準狀況下的體積共為　　　 L。

Answer 1

(1)C₂H₅OH(l)+3O₂(g)2CO₂(g)+3H₂O(l)　ΔH="-46a" kJ·mol^-1
(2)①<�、�　(3)BD
(4)①C₂H₅OH+16OH^--12e^-2C+11H₂O
②17.92

(1)1 g乙醇燃燒放出a kJ熱量,所以1 mol乙醇燃燒放出的熱量為46a kJ。注意放熱反應的ΔH<0。
(2)①T₂時達到平衡所用時間短,說明溫度高。但達到平衡時乙醇的體積分數(shù)小,說明升高溫度平衡逆向移動,故ΔH<0。②根據(jù)平衡常數(shù)的定義即可寫出平衡常數(shù)表達式。
(3)升溫平衡逆向移動,H₂的轉化率減小,A錯誤;加壓平衡正向移動,H₂的轉化率增大,B正確;催化劑不能使平衡移動,C錯誤;增加二氧化碳的濃度,平衡正向移動,H₂的轉化率增大,D正確。
(4)①該燃料電池的總反應為C₂H₅OH+3O₂+4OH^-2C+5H₂O,a極的電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-4OH^-。用總反應式減去a極的電極反應式得b極的電極反應式為C₂H₅OH+16OH^--12e^-2C+11H₂O。
②若甲裝置中有0.1 mol C₂H₅OH參加反應,則轉移電子1.2 mol。乙裝置中陽極的電極反應式為4OH^--4e^-2H₂O+O₂↑,根據(jù)電子守恒可知該極生成0.3 mol O₂。陰極先發(fā)生反應:2Cu²⁺+4e^-2Cu,因0.1 mol Cu²⁺消耗0.2 mol電子,故繼續(xù)發(fā)生反應:2H⁺+2e^-H₂↑,轉移1.0 mol電子生成0.5 mol H₂。共生成0.8 mol氣體,標準狀況下其體積為17.92 L。