Question

【题目】甲醇水蒸气重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法，且具有良好的应用前景。甲醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如图所示：

（1）已知一定条件下

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

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

该条件下反应II的热化学方程式是___。

（2）已知反应II在进气比[n(CO)：n(H2O)]不同时，在不同温度（T1、T2）下，测得相应的CO的平衡转化率见图。

①比较T1、T2的大小，T1___T2(填“>”“<”或“=”)。

②A点对应的化学平衡常数是___。

③T1温度时，按下表数据开始反应建立平衡

	CO	H2O	H2	CO2
起始浓度(mol/L)	2	1	0	0
t时刻浓度(mol/L)	1.2	0.2	0.8	0.8

反应进行到t时刻时，判断v（正）、v（逆）的大小关系为：v（正）___v（逆）(填“>”“<”或“=”)。

④当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时，对应的反应温度和进气比的关系是___。

（3）CO2在生产中有着广泛的用途。

①将过量CO2通入KOH溶液中可生成KHCO3，请写出该反应的离子方程式___。

②在经CO2饱和处理的KHCO3弱酸性溶液中，电解活化CO2可以制备乙醇，原理如图所示。该电极为___（填“阴极”或“阳极”），电极反应式是___。

Answer 1

【答案】H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1 < 1 < 进气比越大，反应温度越低 CO2+OH-=HCO 阴极 2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O

【解析】

（1）由题目所给反应过程图和盖斯定律计算可得；

（2）①该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动；

②由题意建立三段式求解可得；

③由表格数据计算浓度熵Qc，比较浓度熵和平衡常数K的大小判断；

④由图可知，当CO平衡转化率相等时，进气比越大，反应温度越低；

（3）①过量CO2与KOH溶液反应生成KHCO3；

②由示意图可知，纳米C电极为电解池的阴极，弱酸性条件下，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙醇。

（1）由题目所给反应过程图可知，反应II为H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g)，根据盖斯定律可知，反应III-反应I得反应II，则该反应的ΔH=（+49.5kJ/mol）—（+90.7kJ/mol

）=-41.2 kJ/mol，热化学方程式为H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol，故答案为：H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol；

（2）①该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，由图可知，进气比相同时，温度由T1变为T2时，CO转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，则T1<T2，故答案为：<；

②由图可知，A点CO转化率为50%，根据题目所给信息可得下列三段式：

则反应平衡常数K=，故答案为：1；

③由表格数据可知，t时刻时反应的浓度熵＞K=1，说明平衡向逆反应方向移动，则v(正)<v（逆），故答案为：<；

④由图可知，当CO平衡转化率相等时，进气比越大，反应温度越低，故答案为：进气比越大，反应温度越低；

（3）①过量CO2与KOH溶液反应生成KHCO3，反应的离子方程式为CO2+OH-=HCO3—，故答案为：CO2+OH-=HCO3—；

②由示意图可知，纳米C电极为电解池的阴极，弱酸性条件下，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙醇，电极反应式为2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O，故答案为：阴极；2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O。