Question

【題目】乙醇是一種重要的化工原料，在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用廣泛。

（1）工業(yè)上利用二甲醚合成乙醇

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

反應(yīng)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)化率影響如圖所示，則△H1

_____________0（填“＞”或“＜”，下同）、△H2_____________0。溫度對平衡體系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影響如圖所示。在300 K～600 K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(lǐng)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右圖所示。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(yīng)控制的最佳溫度在_____________左右。寫出此條件下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________。

（3）某乙醇燃料電池采用質(zhì)子（H+）溶劑，在200℃左右供電的電池總反應(yīng)為C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O。該電池負極的電極反應(yīng)式為_____________。

Answer 1

【答案】 ＜ ＜ 300~600K范圍內(nèi)，隨著溫度升高，反應(yīng)①對應(yīng)的平衡體系向逆反應(yīng)方向移動的程度比反應(yīng)②的小 6∶25 NO分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，775K時，反應(yīng)達平衡，升高溫度不利于反應(yīng)進行（或溫度高于775K時，催化劑活性降低） 850 K～900K（在此范圍內(nèi)的數(shù)值均正確） 2NO + 2CON2 + 2CO2 C2H5OH－12e– + 3H2O ═2CO2 ↑+12H+

【解析】試題分析：（1）反應(yīng)①：CH3OCH3(g) + CO(g)CH3COOCH3(g) △H1

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

一定壓強下，升高溫度二甲醚的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說明升溫反應(yīng)①平衡逆向移動，正反應(yīng)放熱；升高溫度乙酸甲酯平衡轉(zhuǎn)化率減小，說明升溫反應(yīng)②平衡逆向移動，正反應(yīng)放熱。300~600K范圍內(nèi)，隨著溫度升高，反應(yīng)①對應(yīng)的平衡體系向逆反應(yīng)方向移動的程度比反應(yīng)②的小，所以乙酸甲酯的百分含量逐漸增加，乙醇的百分含量逐漸減小。

（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相同條件下1mol乙醇完全燃燒消耗氧氣3mol，1mol C8H18完全燃燒消耗氧氣12.5mol。

②催化劑在一定溫度下活性最高，高于775K時，催化劑活性降低， NO的分解率降低；根據(jù)圖示，在=1的條件下，溫度850 K～900K時NO轉(zhuǎn)化率較高，大于900K轉(zhuǎn)化率變化不大。NO與CO反應(yīng)生成氮氣和二氧化碳。

（3）乙醇燃料電池負極是乙醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

解析：升高溫度二甲醚的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說明升溫CH3OCH3(g) + CO(g)CH3COOCH3(g)平衡逆向移動，正反應(yīng)放熱△H1<0；升高溫度乙酸甲酯平衡轉(zhuǎn)化率減小，說明升溫CH3COOCH3(g) + 2H2(g)CH3OH(g) + C2H5OH(g)平衡逆向移動，正反應(yīng)放熱△H2<0。300~600K范圍內(nèi)，隨著溫度升高，反應(yīng)①對應(yīng)的平衡體系向逆反應(yīng)方向移動的程度比反應(yīng)②的小，所以乙酸甲酯的百分含量逐漸增加，乙醇的百分含量逐漸減小。

（2）①根據(jù)乙醇和汽油的燃燒方程式，相同條件下1mol乙醇完全燃燒消耗氧氣3mol，1mol C8H18完全燃燒消耗氧氣12.5mol，消耗氧氣比為6∶25。

②由于催化劑在一定溫度下活性最高，根據(jù)圖示，高于775K時，催化劑活性降低，所以NO的分解率降低；根據(jù)圖示，在=1的條件下，溫度900K時NO轉(zhuǎn)化率較高，大于900K轉(zhuǎn)化率變化不大，所以溫度控制在900K適宜。NO與CO反應(yīng)生成氮氣和二氧化碳，反應(yīng)方程式為2NO + 2CON2 + 2CO2 。

（3）乙醇燃料電池負極是乙醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負極反應(yīng)式為C2H5OH－12e– + 3H2O ═2CO2 ↑+12H+。