Question

【題目】75%的乙醇即醫(yī)用酒精，因?yàn)闅�滅病毒效果好且價(jià)格相對(duì)便宜，在生活中被大量使用。工業(yè)上主要用乙烯和水蒸氣直接化合法制備乙醇。

回答下列問(wèn)題：

(1)已知：

①2C2H6(g)+ O2(g)2C2H4(g)+ 2H2O(g) ΔH1＝－192 kJ/mol

②2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) ΔH2＝－484 kJ/mol

則③C2H6(g)C2H4(g) + H2(g) ΔH3＝__________kJ/mol

(2)某溫度下，一定量的乙烷在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)③，起始濃度為 c0，平衡時(shí)容器內(nèi)總壓強(qiáng)增加了 20%，乙烷的轉(zhuǎn)化率為_____，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù) K=__用含 c0 的式子表示）。

(3)氣相直接水合法制取乙醇的反應(yīng)④：H2O(g)+C2H4(g)CH3CH2OH(g) ΔH4。恒壓下，當(dāng)起始 n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1 時(shí)，催化反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得不同溫度下 C2H4 轉(zhuǎn)化為 CH3CH2OH 的轉(zhuǎn)化率如下圖所示。（圖中虛線表示相同條件下C2H4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化）

①分析圖像可知ΔH4_____0（填“>”或“<”），理由是_______。

②X 點(diǎn)，v正_________v逆（填“>””“<”或“=”）。在 X 點(diǎn)的條件下，進(jìn)一步提高 C2H4 轉(zhuǎn)化率的方法是_______（寫(xiě)一種）。

(4)乙醇可用于制備各種燃料電池。下圖是乙醇?jí)A性燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，使用的離子交換膜是_____（填“陽(yáng)離子”或“陰離子”）交換膜，a 側(cè)的電極反應(yīng)式是_______。

Answer 1

【答案】+146 20%或者 0.2 0.05 c0 < 溫度升高，C2H4 平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng) > 延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間或及時(shí)分離出產(chǎn)品 陰離子 C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O

【解析】

(1)已知：

①2C2H6(g)+ O2(g)2C2H4(g)+ 2H2O(g) ΔH1＝－192 kJ/mol

②2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) ΔH2＝－484 kJ/mol

利用蓋斯定律，將[①-②]×，即得：③C2H6(g)C2H4(g) + H2(g)的ΔH3。

(2)可設(shè)乙烷的轉(zhuǎn)化率為x，利用三段式得出各物質(zhì)的平衡量，從而建立反應(yīng)前后的壓強(qiáng)關(guān)系式，利用“平衡時(shí)容器內(nèi)總壓強(qiáng)增加了 20%”，求乙烷的轉(zhuǎn)化率及該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù) K。

(3)①?gòu)膱D象中可看出，升高溫度，C2H4的轉(zhuǎn)化率減小，則平衡逆向移動(dòng)，從而得出ΔH4與0的關(guān)系。

②X 點(diǎn)之后，平衡繼續(xù)正向移動(dòng)，由此可確定v正與v逆的關(guān)系。在 X 點(diǎn)的條件下，可延長(zhǎng)時(shí)間或分離產(chǎn)物，進(jìn)一步提高 C2H4 轉(zhuǎn)化率。

(4)左側(cè)電極失電子，則加入的是乙醇，右側(cè)電極獲得電子，則通入氧氣，由電極反應(yīng)式，可確定離子交換膜的類型。

(1)已知：

①2C2H6(g)+ O2(g)2C2H4(g)+ 2H2O(g) ΔH1＝－192 kJ/mol

②2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) ΔH2＝－484 kJ/mol

利用蓋斯定律，將[①-②]×，即得：③C2H6(g)C2H4(g) + H2(g)的ΔH3=+146 kJ/mol。答案為：+146；

(2) 設(shè)乙烷的轉(zhuǎn)化率為x，則三段式為：

，x=0.2c0，乙烷的轉(zhuǎn)化率為=20%；該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù) K== 0.05 c0 。答案為：20%或者 0.2；0.05 c0；

(3)①?gòu)膱D象中可看出，升高溫度，C2H4的轉(zhuǎn)化率減小，則平衡逆向移動(dòng)，從而得出ΔH4< 0，理由是溫度升高，C2H4 平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。答案為：<；溫度升高，C2H4 平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

②X 點(diǎn)之后，平衡繼續(xù)正向移動(dòng)，則X 點(diǎn)未達(dá)平衡，v正>v逆。在 X 點(diǎn)的條件下，進(jìn)一步提高 C2H4span> 轉(zhuǎn)化率的方法是延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間或及時(shí)分離出產(chǎn)品。答案為：>；延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間或及時(shí)分離出產(chǎn)品；

(4)左側(cè)電極失電子，則加入的是乙醇，發(fā)生反應(yīng)C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O；右側(cè)電極獲得電子，則通入氧氣，電極反應(yīng)為3O2+12e-+6H2O=12OH-，從電極反應(yīng)式可以看出，左側(cè)消耗OH-，右側(cè)生成OH-，所以使用的離子交換膜是陰離子交換膜，a 側(cè)的電極反應(yīng)式是C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O。答案為：陰離子；C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O。