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，且具有良好的應用前景。甲醇水蒸氣重整制氫的部分反應過程如圖所示：

（1）已知一定條件下

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

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

該條件下反應II的熱化學方程式是___。

（2）已知反應II在進氣比[n(CO)：n(H2O)]不同時，在不同溫度（T1、T2）下，測得相應的CO的平衡轉化率見圖。

①比較T1、T2的大小，T1___T2(填“>”“<”或“=”)。

②A點對應的化學平衡常數是___。

③T1溫度時，按下表數據開始反應建立平衡

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

反應進行到t時刻時，判斷v（正）、v（逆）的大小關系為：v（正）___v（逆）(填“>”“<”或“=”)。

④當不同的進氣比達到相同的CO平衡轉化率時，對應的反應溫度和進氣比的關系是___。

（3）CO2在生產中有著廣泛的用途。

①將過量CO2通入KOH溶液中可生成KHCO3，請寫出該反應的離子方程式___。

②在經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“陽極”），電極反應式是___。

Answer 1

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

【解析】

（1）由題目所給反應過程圖和蓋斯定律計算可得；

（2）①該反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動；

②由題意建立三段式求解可得；

③由表格數據計算濃度熵Qc，比較濃度熵和平衡常數K的大小判斷；

④由圖可知，當CO平衡轉化率相等時，進氣比越大，反應溫度越低；

（3）①過量CO2與KOH溶液反應生成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生還原反應生成乙醇。

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

）=-41.2 kJ/mol，熱化學方程式為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該反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，由圖可知，進氣比相同時，溫度由T1變為T2時，CO轉化率減小，說明平衡向逆反應方向移動，則T1<T2，故答案為：<；

②由圖可知，A點CO轉化率為50%，根據題目所給信息可得下列三段式：

則反應平衡常數K=，故答案為：1；

③由表格數據可知，t時刻時反應的濃度熵＞K=1，說明平衡向逆反應方向移動，則v(正)<v（逆），故答案為：<；

④由圖可知，當CO平衡轉化率相等時，進氣比越大，反應溫度越低，故答案為：進氣比越大，反應溫度越低；

（3）①過量CO2與KOH溶液反應生成KHCO3，反應的離子方程式為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生還原反應生成乙醇，電極反應式為2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O，故答案為：陰極；2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O。