Question

乙醇可通過淀粉等生物質(zhì)原料發(fā)酵制得，屬于可再生資源，由乙醇制取氫氣    具有良好的應(yīng)用前景．已知由乙醇制取氫氣可有如下兩條路線：
①水蒸氣催化重整：CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）═4H₂（g）+2CO（g）△H=+255.58kJ?mol^-1
②部分催化氧化：CH₃CH₂OH（g）+

1

2

O₂（g）═3H₂（g）+2CO（g）△H=+13.76kJ?mol^-1
請回答下列問題：
（1）下列說法正確的是

 

．（填字母）
A．從原料消耗的角度來看，路線①制氫更有價值
B．從能量消耗的角度來看，路線①制氫更加有利
C．由于路線②制氫要消耗很多能量，故在實際生產(chǎn)中意義不大
D．路線①和路線②均使用催化劑，是為了降低反應(yīng)所需的能量
（2）在體積為1L的密閉容器中充入2mol CO和4mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
4H₂（g）+2CO（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-255.58kJ?mol^-1    
欲使n（CH₃CH₂OH）/n（CO）增大，應(yīng)采取措施是

 

．（答兩項即可）
（3）若用0.81t淀粉為原料，理論上可制得質(zhì)量分數(shù)為92%的乙醇溶液

 

t．
（4）若用乙醇得到的合成氣（CO、H₂的混合氣）來合成一種生物汽油．乙醇按路線①和路線②的反應(yīng)各占50%，合成氣合成生物汽油的反應(yīng)為：2mCO+（2m+n）H₂→2C_mH_n+2mH₂O
假定這種生物汽油中含有X、Y兩種成分，且X、Y都是含8個碳原子的烴，X是苯的同系物，Y是烷烴．1t質(zhì)量分數(shù)為92%的乙醇經(jīng)上述轉(zhuǎn)化（假定各步轉(zhuǎn)化率均為100%），最終可得到X的質(zhì)量為多少噸？

 

．

Answer 1

分析：（1）A．從原料消耗的角度來看，消耗等量乙醇①路線生產(chǎn)氫氣多；
B．從能量消耗的角度來看，②路線消耗能量少；
C．①路線消耗很多能量；
D．催化劑改變反應(yīng)速率不改變平衡，能降低反應(yīng)的活化能；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡移動方向判斷；
（3）利用化學(xué)方程式，根據(jù)淀粉的質(zhì)量求出酒精的質(zhì)量；
（4）依據(jù)化學(xué)方程式，乙醇按路線①和路線②的反應(yīng)各占50%，得到乙醇物質(zhì)的量，依據(jù)原子守恒計算得到一氧化碳和氫氣物質(zhì)的量，結(jié)合合成氣合成生物汽油的反應(yīng)為：2mCO+（2m+n）H₂→2C_mH_n+2mH₂O，計算生物汽油中含有X、Y兩種成分，且X、Y都是含8個碳原子的烴，X是苯的同系物C₈H₁₀，Y是烷烴為C₈H₁₈，計算XY物質(zhì)的量之比得到；

解答：解：（1）A．從原料消耗的角度來看，消耗等量乙醇①路線生產(chǎn)氫氣多，故A正確；
B．從能量消耗的角度來看，②路線消耗能量少，故B錯誤；
C．與②路線相比，①路線消耗很多能量，所以在實際生產(chǎn)中意義不大，故C錯誤；
D．催化劑是降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)更容易進行，路線①和路線②均使用催化劑，是為了降低反應(yīng)所需的能量，故D正確
故答案為：AD；
（2）反應(yīng)是4H₂（g）+2CO（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-255.58kJ?mol^-1，氣體體積減小的放熱反應(yīng)，平衡正向進行，使n（CH₃CH₂OH）/n（CO）增大；所以可以將H₂O（g）從體系中分離出來或充入H₂或降低溫度或增大壓強等實現(xiàn)比值增大；
故答案為：將H₂O（g）從體系中分離出來或充入H₂或降低溫度或增大壓強等；
（3）設(shè)810㎏淀粉理論上可以制得乙醇的質(zhì)量是x．
（C₆H₁₀O₅）_n+nH₂O

催化劑

2nCH₃CH₂OH+2nCO₂↑
    162n                92n
    810㎏x

162n

810kg

=

92n

x

x=460kg
理論上可制得質(zhì)量分數(shù)為92%的乙醇溶液質(zhì)量=

460kg

96%

=479.2kg=0.5t；
故答案為：0.5 t；
（4）1 t 92%乙醇溶液中含乙醇為2.0×l0⁴mol，按①、②反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量均為1.0×10⁴mol．
依①、②得n（CO，總產(chǎn)）=4.0×10⁴mol，n（H₂，總）=7.0×10⁴mol；
依題意和原子守恒可得，生成汽油的總量為5.0×10³ mol；
進一步可得n（C₈H₁₀）：n（C₈H₁₈）=3：1
則C₈H₁₀的物質(zhì)的量為3.75×10³ mol，質(zhì)量為0.3975 t；
故答案為：0.3975 t；

點評：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡，化學(xué)反應(yīng)與能量知識，題目難度較大，本題注意元素守恒和化學(xué)方程式計算方法應(yīng)用，注意催化劑對平衡影響的分析判斷是解題關(guān)鍵．