Question

【題目】由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已進入大規模生產。下圖是由二氧化碳合成乙醇的技術流程：

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，吸收池中反應液進入分解池后，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，在合成塔中和氫氣經化學反應使之變成可再生燃料乙醇。回答下列問題：

(1)寫出吸收池中反應的離子方程式_______________________________________。

(2)除水之外，從分解池中循環使用的物質是_________________________________________。

(3)工業上還采用以CO和H2為原料合成乙醇，其化學反應方程式為：2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)寫出該反應的化學平衡常數表達式 K=___________________。

(4)在相同條件下，由CO制取CH3CH2OH的平衡常數遠遠大于由CO2制取CH3CH2OH的平衡常數。則由CO制取CH3CH2OH的優點是原料有較大的轉化率，由CO2制取CH3CH2OH的優點是_______________________________________________________。

(5)在一定壓強下，測得由CO2制取CH3CH2OH的實驗數據如下表：

根據表中數據分析：

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

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

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，轉化為KHCO3；
(2)由工藝流程轉化關系可知，分解池中KHCO3分解生成K2CO3，碳酸鉀被循環利用；
(3)可逆反應達到平衡時，各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值是常數，用K表示，這個常數叫化學平衡常數；
(4)由題目信息可知，CO制取CH3CH2OH的，原料有較大的轉化率；由工藝流程可知，CO2原料易得；
(5)解此題應注意控制變量①平衡常數只是溫度的常數，由表中數據可知，n(H2)/n(CO2)一定情況下，溫度越高，CO2轉化率越低，說明升高溫度平衡逆向移動，據此解題；

②由表中數據可知，溫度一定情況下，n(H2)/n(CO2)越大，二氧化碳的轉化率越高，平衡正向移動，據此解題。

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

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

(3)可逆反應達到平衡時，各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值是常數，用K表示,這個常數叫化學平衡常數，2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)的平衡常數k=c(CH3CH2OH)c(H2O)/ [c2(CO)c4(H2)]；

(4)在相同條件下,由CO制取CH3CH2OH的平衡常數遠遠大于由CO2制取CH3CH2OH 的平衡常數，則由CO制取CH3CH2OH，原料有較大的轉化率，但由工藝流程可知，CO2來源于空氣，原料易得；

(5)①由表中數據可知，n(H2)/n(CO2)一定情況下，溫度越高，CO2轉化率越低，說明升高溫度平衡向逆反應移動，所以平衡常數k減小；

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