Question

【題目】甲醇水蒸氣重整制氫方法是目前比較成熟的制氫方法，且具有良好的應(yīng)用前景。甲醇水蒸氣重整制氫的部分反應(yīng)過(guò)程如圖所示：

（1）已知一定條件下

反應(yīng)I：CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.7kJ/mol

反應(yīng)III：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+49.5kJ/mol

該條件下反應(yīng)II的熱化學(xué)方程式是___。

（2）已知反應(yīng)II在進(jìn)氣比[n(CO)：n(H2O)]不同時(shí)，在不同溫度（T1、T2）下，測(cè)得相應(yīng)的CO的平衡轉(zhuǎn)化率見(jiàn)圖。

①比較T1、T2的大小，T1___T2(填“>”“<”或“=”)。

②A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)是___。

③T1溫度時(shí)，按下表數(shù)據(jù)開(kāi)始反應(yīng)建立平衡

	CO	H2O	H2	CO2
起始濃度(mol/L)	2	1	0	0
t時(shí)刻濃度(mol/L)	1.2	0.2	0.8	0.8

反應(yīng)進(jìn)行到t時(shí)刻時(shí)，判斷v（正）、v（逆）的大小關(guān)系為：v（正）___v（逆）(填“>”“<”或“=”)。

④當(dāng)不同的進(jìn)氣比達(dá)到相同的CO平衡轉(zhuǎn)化率時(shí)，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度和進(jìn)氣比的關(guān)系是___。

（3）CO2在生產(chǎn)中有著廣泛的用途。

①將過(guò)量CO2通入KOH溶液中可生成KHCO3，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式___。

②在經(jīng)CO2飽和處理的KHCO3弱酸性溶液中，電解活化CO2可以制備乙醇，原理如圖所示。該電極為___（填“陰極”或“陽(yáng)極”），電極反應(yīng)式是___。

Answer 1

【答案】H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1 < 1 < 進(jìn)氣比越大，反應(yīng)溫度越低 CO2+OH-=HCO 陰極 2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O

【解析】

（1）由題目所給反應(yīng)過(guò)程圖和蓋斯定律計(jì)算可得；

（2）①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；

②由題意建立三段式求解可得；

③由表格數(shù)據(jù)計(jì)算濃度熵Qc，比較濃度熵和平衡常數(shù)K的大小判斷；

④由圖可知，當(dāng)CO平衡轉(zhuǎn)化率相等時(shí)，進(jìn)氣比越大，反應(yīng)溫度越低；

（3）①過(guò)量CO2與KOH溶液反應(yīng)生成KHCO3；

②由示意圖可知，納米C電極為電解池的陰極，弱酸性條件下，二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙醇。

（1）由題目所給反應(yīng)過(guò)程圖可知，反應(yīng)II為H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g)，根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)III-反應(yīng)I得反應(yīng)II，則該反應(yīng)的ΔH=（+49.5kJ/mol）—（+90.7kJ/mol

）=-41.2 kJ/mol，熱化學(xué)方程式為H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol，故答案為：H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol；

（2）①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，由圖可知，進(jìn)氣比相同時(shí)，溫度由T1變?yōu)?/span>T2時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則T1<T2，故答案為：<；

②由圖可知，A點(diǎn)CO轉(zhuǎn)化率為50%，根據(jù)題目所給信息可得下列三段式：

則反應(yīng)平衡常數(shù)K=，故答案為：1；

③由表格數(shù)據(jù)可知，t時(shí)刻時(shí)反應(yīng)的濃度熵＞K=1，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則v(正)<v（逆），故答案為：<；

④由圖可知，當(dāng)CO平衡轉(zhuǎn)化率相等時(shí)，進(jìn)氣比越大，反應(yīng)溫度越低，故答案為：進(jìn)氣比越大，反應(yīng)溫度越低；

（3）①過(guò)量CO2與KOH溶液反應(yīng)生成KHCO3，反應(yīng)的離子方程式為CO2+OH-=HCO3—，故答案為：CO2+OH-=HCO3—；

②由示意圖可知，納米C電極為電解池的陰極，弱酸性條件下，二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙醇，電極反應(yīng)式為2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O，故答案為：陰極；2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O。