Question

【題目】由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)。下圖是由二氧化碳合成乙醇的技術(shù)流程：

吸收池中盛有飽和碳酸鉀溶液，把含有二氧化碳的空氣吹入吸收池中，吸收池中反應(yīng)液進(jìn)入分解池后，向分解池中通入高溫水蒸汽，把二氧化碳從溶液中提取出來(lái)，在合成塔中和氫氣經(jīng)化學(xué)反應(yīng)使之變成可再生燃料乙醇。回答下列問(wèn)題：

(1)寫(xiě)出吸收池中反應(yīng)的離子方程式_______________________________________。

(2)除水之外，從分解池中循環(huán)使用的物質(zhì)是_________________________________________。

(3)工業(yè)上還采用以CO和H2為原料合成乙醇，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式 K=___________________。

(4)在相同條件下，由CO制取CH3CH2OH的平衡常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由CO2制取CH3CH2OH的平衡常數(shù)。則由CO制取CH3CH2OH的優(yōu)點(diǎn)是原料有較大的轉(zhuǎn)化率，由CO2制取CH3CH2OH的優(yōu)點(diǎn)是_______________________________________________________。

(5)在一定壓強(qiáng)下，測(cè)得由CO2制取CH3CH2OH的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析：

①溫度升高，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值___________________(選填“增大”、“減小”或“不變”)

②提高氫碳n(H2)/n(CO2)比，對(duì)生成乙醇___________(選填“不利”、“有利”或“無(wú)影響”)

Answer 1

【答案】CO2+CO32－+H2O===2HCO3－ K2CO3 c(CH3CH2OH)c(H2O)/[ c2(CO)c4(H2)] CO2原料易得等 減小 有利

【解析】

(1)吸收池中盛有飽和碳酸鉀溶液，吸收空氣中的二氧化碳，轉(zhuǎn)化為KHCO3；
(2)由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，分解池中KHCO3分解生成K2CO3，碳酸鉀被循環(huán)利用；
(3)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值是常數(shù)，用K表示，這個(gè)常數(shù)叫化學(xué)平衡常數(shù)；
(4)由題目信息可知，CO制取CH3CH2OH的，原料有較大的轉(zhuǎn)化率；由工藝流程可知，CO2原料易得；
(5)解此題應(yīng)注意控制變量①平衡常數(shù)只是溫度的常數(shù)，由表中數(shù)據(jù)可知，n(H2)/n(CO2)一定情況下，溫度越高，CO2轉(zhuǎn)化率越低，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，據(jù)此解題；

②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度一定情況下，n(H2)/n(CO2)越大，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越高，平衡正向移動(dòng)，據(jù)此解題。

(1)吸收池中盛有飽和碳酸鉀溶液，吸收空氣中的二氧化碳,轉(zhuǎn)化為KHCO3，反應(yīng)離子方程式為CO2+CO32－+H2O=2HCO3－ ；

(2)由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，分解池中KHCO3分解生成K2CO3，故除水之外，還有碳酸鉀被循環(huán)利用于吸收空氣中二氧化碳；

(3)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值是常數(shù)，用K表示,這個(gè)常數(shù)叫化學(xué)平衡常數(shù)，2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)k=c(CH3CH2OH)c(H2O)/ [c2(CO)c4(H2)]；

(4)在相同條件下,由CO制取CH3CH2OH的平衡常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由CO2制取CH3CH2OH 的平衡常數(shù)，則由CO制取CH3CH2OH，原料有較大的轉(zhuǎn)化率，但由工藝流程可知，CO2來(lái)源于空氣，原料易得；

(5)①由表中數(shù)據(jù)可知，n(H2)/n(CO2)一定情況下，溫度越高，CO2轉(zhuǎn)化率越低，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，所以平衡常數(shù)k減小；

②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度一定情況下，n(H2)/n(CO2)越大，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越高，平衡正向移動(dòng)，有利于乙醇的生成。