Question

【题目】由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已进入大规模生产。下图是由二氧化碳合成乙醇的技术流程：

吸收池中盛有饱和碳酸钾溶液，把含有二氧化碳的空气吹入吸收池中，吸收池中反应液进入分解池后，向分解池中通入高温水蒸汽，把二氧化碳从溶液中提取出来，在合成塔中和氢气经化学反应使之变成可再生燃料乙醇。回答下列问题：

(1)写出吸收池中反应的离子方程式_______________________________________。

(2)除水之外，从分解池中循环使用的物质是_________________________________________。

(3)工业上还采用以CO和H2为原料合成乙醇，其化学反应方程式为：2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)写出该反应的化学平衡常数表达式 K=___________________。

(4)在相同条件下，由CO制取CH3CH2OH的平衡常数远远大于由CO2制取CH3CH2OH的平衡常数。则由CO制取CH3CH2OH的优点是原料有较大的转化率，由CO2制取CH3CH2OH的优点是_______________________________________________________。

(5)在一定压强下，测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据如下表：

根据表中数据分析：

①温度升高，该反应的平衡常数K值___________________(选填“增大”、“减小”或“不变”)

②提高氢碳n(H2)/n(CO2)比，对生成乙醇___________(选填“不利”、“有利”或“无影响”)

Answer 1

【答案】CO2+CO32－+H2O===2HCO3－ K2CO3 c(CH3CH2OH)c(H2O)/[ c2(CO)c4(H2)] CO2原料易得等 减小 有利

【解析】

(1)吸收池中盛有饱和碳酸钾溶液，吸收空气中的二氧化碳，转化为KHCO3；
(2)由工艺流程转化关系可知，分解池中KHCO3分解生成K2CO3，碳酸钾被循环利用；
(3)可逆反应达到平衡时，各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值是常数，用K表示，这个常数叫化学平衡常数；
(4)由题目信息可知，CO制取CH3CH2OH的，原料有较大的转化率；由工艺流程可知，CO2原料易得；
(5)解此题应注意控制变量①平衡常数只是温度的常数，由表中数据可知，n(H2)/n(CO2)一定情况下，温度越高，CO2转化率越低，说明升高温度平衡逆向移动，据此解题；

②由表中数据可知，温度一定情况下，n(H2)/n(CO2)越大，二氧化碳的转化率越高，平衡正向移动，据此解题。

(1)吸收池中盛有饱和碳酸钾溶液，吸收空气中的二氧化碳,转化为KHCO3，反应离子方程式为CO2+CO32－+H2O=2HCO3－ ；

(2)由工艺流程转化关系可知，分解池中KHCO3分解生成K2CO3，故除水之外，还有碳酸钾被循环利用于吸收空气中二氧化碳；

(3)可逆反应达到平衡时，各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值是常数，用K表示,这个常数叫化学平衡常数，2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)的平衡常数k=c(CH3CH2OH)c(H2O)/ [c2(CO)c4(H2)]；

(4)在相同条件下,由CO制取CH3CH2OH的平衡常数远远大于由CO2制取CH3CH2OH 的平衡常数，则由CO制取CH3CH2OH，原料有较大的转化率，但由工艺流程可知，CO2来源于空气，原料易得；

(5)①由表中数据可知，n(H2)/n(CO2)一定情况下，温度越高，CO2转化率越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，所以平衡常数k减小；

②由表中数据可知，温度一定情况下，n(H2)/n(CO2)越大，二氧化碳的转化率越高，平衡正向移动，有利于乙醇的生成。