Question

75%的乙醇即医用酒精，因为杀灭病毒效果好且价格相对便宜，在生活中被大量使用。工业上主要用乙烯和水蒸气直接化合法制备乙醇。

回答下列问题：

(1)已知：

①2C₂H₆(g)+ O₂(g)2C₂H₄(g)+ 2H₂O(g)    ΔH₁＝－192 kJ/mol

②2H₂(g)+ O₂(g)2H₂O(g)               ΔH₂＝－484 kJ/mol

则③C₂H₆(g)C₂H₄(g) + H₂(g)            ΔH₃＝__________kJ/mol

(2)某温度下，一定量的乙烷在刚性容器内发生反应③，起始浓度为 c₀，平衡时容器内总压强增加了 20%，乙烷的转化率为_____，该温度下反应的平衡常数 K=__用含 c₀ 的式子表示）。

(3)气相直接水合法制取乙醇的反应④：H₂O(g)+C₂H₄(g)CH₃CH₂OH(g)  ΔH₄。恒压下，当起始 n(H₂O)︰n(C₂H₄)=1︰1 时，催化反应相同时间，测得不同温度下 C₂H₄ 转化为 CH₃CH₂OH 的转化率如下图所示。（图中虚线表示相同条件下C₂H₄的平衡转化率随温度的变化）

①分析图像可知ΔH₄_____0（填“>”或“<”），理由是_______。

②X 点，v_正_________v_逆（填“>””“<”或“=”）。在 X 点的条件下，进一步提高 C₂H₄ 转化率的方法是_______（写一种）。

(4)乙醇可用于制备各种燃料电池。下图是乙醇碱性燃料电池的结构示意图，使用的离子交换膜是_____（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜，a 侧的电极反应式是_______。

Answer

+146 20%或者 0.2 0.05 c0 < 温度升高，C2H4 平衡转化率减小，平衡逆向移动，该反应为放热反应 > 延长反应时间或及时分离出产品 阴离子 C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O

【解析】

(1)已知：

①2C2H6(g)+ O2(g)2C2H4(g)+ 2H2O(g) ΔH1＝－192 kJ/mol

②2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) ΔH2＝－484 kJ/mol

利用盖斯定律，将[①-②]×，即得：③C2H6(g)C2H4(g) + H2(g)的ΔH3。

(2)可设乙烷的转化率为x，利用三段式得出各物质的平衡量，从而建立反应前后的压强关系式，利用“平衡时容器内总压强增加了 20%”，求乙烷的转化率及该温度下反应的平衡常数 K。

(3)①从图象中可看出，升高温度，C2H4的转化率减小，则平衡逆向移动，从而得出ΔH4与0的关系。

②X 点之后，平衡继续正向移动，由此可确定v正与v逆的关系。在 X 点的条件下，可延长时间或分离产物，进一步提高 C2H4 转化率。

(4)左侧电极失电子，则加入的是乙醇，右侧电极获得电子，则通入氧气，由电极反应式，可确定离子交换膜的类型。

(1)已知：

①2C2H6(g)+ O2(g)2C2H4(g)+ 2H2O(g) ΔH1＝－192 kJ/mol

②2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) ΔH2＝－484 kJ/mol

利用盖斯定律，将[①-②]×，即得：③C2H6(g)C2H4(g) + H2(g)的ΔH3=+146 kJ/mol。答案为：+146；

(2) 设乙烷的转化率为x，则三段式为：

，x=0.2c0，乙烷的转化率为=20%；该温度下反应的平衡常数 K== 0.05 c0 。答案为：20%或者 0.2；0.05 c0；

(3)①从图象中可看出，升高温度，C2H4的转化率减小，则平衡逆向移动，从而得出ΔH4< 0，理由是温度升高，C2H4 平衡转化率减小，平衡逆向移动，该反应为放热反应。答案为：<；温度升高，C2H4 平衡转化率减小，平衡逆向移动，该反应为放热反应；

②X 点之后，平衡继续正向移动，则X 点未达平衡，v正>v逆。在 X 点的条件下，进一步提高 C2H4 转化率的方法是延长反应时间或及时分离出产品。答案为：>；延长反应时间或及时分离出产品；

(4)左侧电极失电子，则加入的是乙醇，发生反应C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O；右侧电极获得电子，则通入氧气，电极反应为3O2+12e-+6H2O=12OH-，从电极反应式可以看出，左侧消耗OH-，右侧生成OH-，所以使用的离子交换膜是阴离子交换膜，a 侧的电极反应式是C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O。答案为：阴离子；C2H5OH－12e-+16OH- = 2CO32-+11H2O。