Question

【题目】2017年采用中国自主知识产权的全球首套煤基乙醇工业化项目投产成功。某地用煤制乙醇的过程表示如下。

（1）Cu(NO3)2是制备“催化剂X”的重要试剂。

①气体A是_________。

②实验室中用Cu(NO3)2固体配制溶液，常加入少量稀HNO3。运用化学平衡原理简述HNO3的作用: ________。

③NaClO溶液吸收气体A的离子方程式是_________。

（2）过程a包括以下3个主要反应:

I.CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g) △H1

II.CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)+CH3OH(g) △H2

III.CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g) △H3

相同时间内，测得CH3COOCH3转化率、乙醇和乙酸乙酯的选择性(如乙醇的选择性= )如下图所示。

①已知:△H1<0。随温度降低，反应I化学平衡常数的变化趋势是________。

②下列说法不合理的是_______。

A.温度可影响反应的选择性

B.225℃~235℃，反应I处于平衡状态

C.增大H2的浓度，可以提高CH3COOCH3的转化率

③为防止“反应III”发生，反应温度应控制的范围是____________。

④在185℃，上述反应中CH3COOCH3起始物质的量为5mol，生成乙醇的物质的量是____。

Answer 1

【答案】 NO Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，加入硝酸，使c(H+)增大，平衡逆向移动，从而抑制Cu(NO3)2的水解 2OH-+3C1O-+2NO=2NO3-+3Cl-+H2O 增大 B <205℃ 0.2mol

【解析】（1）①铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，所以气体A是一氧化氮；正确答案：NO。

②硝酸铜为强酸弱碱盐，水解显酸性，离子方程式：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，加入硝酸，使c(H+)增大，平衡逆向移动，从而抑制Cu(NO3)2的水解；正确答案：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，加入硝酸，使c(H+)增大，平衡逆向移动，从而抑制Cu(NO3)2的水解。

③NaClO溶液具有强氧化性，能够把一氧化氮氧化为硝酸根离子，NaClO中+1价的氯被还原为氯离子，离子方程式是2OH-+3C1O-+2NO=2NO3-+3Cl-+H2O；正确答案：2OH-+3C1O-+2NO=2NO3-+3Cl-+H2O。

（2）①CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g) △H1<0，平衡常数K=c(C2H5OH)×c(CH3OH)/c(CH3COOCH3)×c2(H2)，随着温度的降低，平衡右移，生成物浓度增大，反应物浓度减小，反应I化学平衡常数增大；正确答案：增大。

②根据图像2可知，不同温度下，发生反应的不同，因此温度可影响反应的选择性，A正确；225℃~235℃，乙酸乙酯的选择性逐渐降低，说明反应仍在进行，反应II仍在进行，反应I就不能处于平衡状态，B错误；根据反应CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g)和CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g)可知，增大H2的浓度，平衡右移，CH3COOCH3的转化率均增大，C正确；正确选项B。

③当反应温度控制在205℃时，乙醇和乙酸乙酯的选择性之和为100%.没有反应III发生，温度大于205℃时，乙醇和乙酸乙酯的选择性之和小于100%，反应III已经发生；所以为防止反应III发生，反应温度应控制<205℃范围内；正确答案：<205℃。

④根据图像1可知，在185℃，CH3COOCH3的转化率为20%，CH3COOCH3起始物质的量为5mol，所以参加反应的CH3COOCH3的量为20%×5=1mol，生成的乙醇要有一部分进行反应II，所以根据图像2可知，在185℃，乙醇的选择性为20%，所以上述反应中最终生成乙醇的物质的量是1×20%=0.2mol；正确答案：0.2mol。