Question

（14分）乙醇是重要的化工原料和液體燃料，可以在一定條件下利用CO₂與H₂反應制得：

請回答：
（1）該反應的化學平衡常數表達式為                                 。
（2）當溫度T₁>T₂時，化學平衡常數K₁           K₂（填“>”、“<”或“=”）。
（3）在恒溫、恒容的密閉容器中，下列描述能說明上述反應已達化學平衡狀態的是       （填字母序號）。
a．生成1molCH₃CH₂OH的同時生成3 mol H₂O
b．容器中各組分濃度不隨時間而變化
c．容器中混合氣體的密度不隨時間而變化
d．容器中氣體的分子總數不隨時間而變化
（4）在工業生產中，可使H₂的轉化率和化學反應速率同時提高的措施有                          （寫出一條合理措施即可）。
（5）工業上，常以乙醇為原料生產乙醛。根據下圖所示信息，該反應是              反應（填“放熱”或“吸熱”），判斷依據是__________________。

（6）乙醇可以作為燃料電池的燃料。某乙醇燃料電池以乙醇為燃料，使用酸性電解質，該電池負極反應的電極反應式為                                。

Answer 1

（1） （2）<    （3）b d 
（4）增大CO₂濃度（或增大壓強）
（5）放熱  反應物總能量大于生成物總能量
（6）CH₃CH₂OH – 12 e^- + 3H₂O ＝2CO₂ + 12H⁺

試題分析：（1）根據化學平衡常數表達式的書寫原則，該反應的化學平衡常數表達式見答案；（2）該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，平衡常數減小，即溫度越高，平衡常數越小，溫度T₁＞T₂，K₁＜K₂；（3）a．利用正逆反應速率相等作為平衡標志，注意“雙向同時，符合比例”，生成1mol CH₃CH₂OH的同時，生成3mol H₂O，都表示正反應速率，不能說明到達平衡，錯誤；b．可逆反應到達平衡時，各組分的物質的量不變，體系中各組份的物質的量濃度不隨時間而變化，說明到達平衡，正確；c．反應混合氣體的總質量不變，容器的體積不變，密度始終不變，體系中混合氣體的密度不隨時間而變化，不能說明到達平衡，錯誤；d．隨反應進行混合氣體總的物質的量減小，體系中氣體的分子總數減少，體系中氣體分子總數不隨時間而變化，說明到達平衡，正確；選bd；（4）改變條件加快反應速率，同時平衡向正反應移動，可以增大CO₂濃度或增大壓強，反應速率加快，平衡向正反應移動氫氣的轉化率增大；（5）由圖象可知，反應物的總能量大于生成物的總能量，故該反應物為放熱反應；（6）燃料電池負極反應氧化反應，乙醇在負極放電，酸性條件下生成二氧化碳與氫離子，電極反應式為：CH₃CH₂OH-12 e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺。