Question

【題目】乙醇是一種重要的化工原料，在生活、生產(chǎn)中的應用廣泛。

（1）工業(yè)上利用二甲醚合成乙醇

反應①：CH3OCH3(g) + CO(g) CH3COOCH3(g) △H1

反應②：CH3COOCH3(g) + 2H2(g) CH3OH(g) + C2H5OH(g) △H2

一定壓強下，溫度對二甲醚和乙酸甲酯平衡轉(zhuǎn)化率影響如下圖1所示，據(jù)圖示判斷，△H2________0（填“＞”或“＜”）。溫度對平衡體系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影響如下圖2所示。在300K～600K范圍內(nèi)，乙酸甲酯的百分含量逐漸增加，而乙醇的百分含量逐漸減小的原因是_____________。

（2）乙醇加入汽油（平均分子式為C8H18）中能改善油品質(zhì)量，減少對環(huán)境的影響。

①乙醇汽油可提高燃油的燃燒效率，減少CO等不完全燃燒產(chǎn)物的生成。相同條件下，等物質(zhì)的量的乙醇與汽油完全燃燒消耗氧氣之比為_____________。

②NOx的有效消除成為環(huán)保領域的重要課題。某研究小組在實驗室以AgZSM5為催化劑，測得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如上圖所示。若不使用CO，溫度超過775 K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因為_____________；在=1的條件下，應控制的最佳溫度在_____________左右，寫出此條件下發(fā)生反應的化學方程式_____________。

（3）某乙醇燃料電池采用堿性介質(zhì)，該電池工作時負極的電極反應式為____________。

Answer 1

【答案】＜ 300~600K范圍內(nèi)，隨著溫度升高，反應①對應的平衡體系向逆反應方向移動的程度比反應②的小 6∶25 NO分解反應是放熱反應，775K時，反應達平衡，升高溫度不利于反應進行（或溫度高于775K時，催化劑活性降低） 850K～900K（在此范圍內(nèi)的數(shù)值均正確） 2NO + 2CON2 + 2CO2 C2H5OH－12e–+ 16OH– ═2CO32–+11H2O

【解析】

(1)溫度升高平衡向吸熱方向移動，如果正向移動，反應物的轉(zhuǎn)化率會升高；不同反應，溫度的變化對平衡體系的影響程度不一樣；

(2)①可根據(jù)燃燒反應方程式計算等物質(zhì)的量的乙醇與汽油完全燃燒消耗氧氣的物質(zhì)的量之比；

②升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說明反應向逆反應方向進行，該反應放熱；NO和CO在催化劑作用下生成無毒氣體，產(chǎn)物應為N2和CO2，根據(jù)電子守恒和原子守恒可得此反應的化學方程式；

(3)乙醇燃料電池采用堿性介質(zhì)時發(fā)生反應：；乙醇發(fā)生氧化反應為負極。

(1)由圖1可知隨著溫度的升高,二甲醚和乙酸甲酯平衡轉(zhuǎn)化率均降低,說明溫度升高,反應②逆向移動,即反應的正方向為放熱反應,則△H2<0；由圖2可知在300K～600K范圍內(nèi)，乙酸甲酯的百分含量逐漸增加，乙醇的百分含量逐漸減小，說明此溫度范圍內(nèi)，隨著溫度升高，反應①對應的平衡體系向逆反應方向移動的程度比反應②的�。�

故答案為： ＜；300~600K范圍內(nèi)，隨著溫度升高，反應①對應的平衡體系向逆反應方向移動的程度比反應②的�。�

(2)①1mol乙醇完全燃燒消耗氧氣的物質(zhì)的量為 ,1molC8H18完全燃燒消耗氧氣的物質(zhì)的量為，則相同條件下，等物質(zhì)的量的乙醇與汽油完全燃燒消耗氧氣之比為；

②升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說明反應向逆反應方向進行,該反應放熱，由圖可知，在的條件下,870℃時,NO還原為N2的轉(zhuǎn)化率為100%；CO與NO2發(fā)生反應生成無毒的N2和CO2，反應為；

故答案為：6:25；NO分解反應是放熱反應，775K時，反應達平衡，升高溫度反應更有利于向逆反應方向進行；850K～900K（在此范圍內(nèi)的數(shù)值均正確）；；

（3）乙醇燃料電池采用堿性介質(zhì)時發(fā)生反應：；乙醇發(fā)生氧化反應為負極，該電池工作時負極的電極反應式為：；

故答案為：。