Question

【題目】2017年采用中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球首套煤基乙醇工業(yè)化項(xiàng)目投產(chǎn)成功。某地用煤制乙醇的過(guò)程表示如下。

（1）Cu(NO3)2是制備“催化劑X”的重要試劑。

①氣體A是_________。

②實(shí)驗(yàn)室中用Cu(NO3)2固體配制溶液，常加入少量稀HNO3。運(yùn)用化學(xué)平衡原理簡(jiǎn)述HNO3的作用: ________。

③NaClO溶液吸收氣體A的離子方程式是_________。

（2）過(guò)程a包括以下3個(gè)主要反應(yīng):

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

相同時(shí)間內(nèi)，測(cè)得CH3COOCH3轉(zhuǎn)化率、乙醇和乙酸乙酯的選擇性(如乙醇的選擇性= )如下圖所示。

①已知:△H1<0。隨溫度降低，反應(yīng)I化學(xué)平衡常數(shù)的變化趨勢(shì)是________。

②下列說(shuō)法不合理的是_______。

A.溫度可影響反應(yīng)的選擇性

B.225℃~235℃，反應(yīng)I處于平衡狀態(tài)

C.增大H2的濃度，可以提高CH3COOCH3的轉(zhuǎn)化率

③為防止“反應(yīng)III”發(fā)生，反應(yīng)溫度應(yīng)控制的范圍是____________。

④在185℃，上述反應(yīng)中CH3COOCH3起始物質(zhì)的量為5mol，生成乙醇的物質(zhì)的量是____。

Answer 1

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

【解析】（1）①銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水，所以氣體A是一氧化氮；正確答案：NO。

②硝酸銅為強(qiáng)酸弱堿鹽，水解顯酸性，離子方程式：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，加入硝酸，使c(H+)增大，平衡逆向移動(dòng)，從而抑制Cu(NO3)2的水解；正確答案：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，加入硝酸，使c(H+)增大，平衡逆向移動(dòng)，從而抑制Cu(NO3)2的水解。

③NaClO溶液具有強(qiáng)氧化性，能夠把一氧化氮氧化為硝酸根離子，NaClO中+1價(jià)的氯被還原為氯離子，離子方程式是2OH-+3C1O-+2NO=2NO3-+3Cl-+H2O；正確答案：2OH-+3C1O-+2NO=2NO3-+3Cl-+H2O。

（2）①CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g) △H1<0，平衡常數(shù)K=c(C2H5OH)×c(CH3OH)/c(CH3COOCH3)×c2(H2)，隨著溫度的降低，平衡右移，生成物濃度增大，反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)I化學(xué)平衡常數(shù)增大；正確答案：增大。

②根據(jù)圖像2可知，不同溫度下，發(fā)生反應(yīng)的不同，因此溫度可影響反應(yīng)的選擇性，A正確；225℃~235℃，乙酸乙酯的選擇性逐漸降低，說(shuō)明反應(yīng)仍在進(jìn)行，反應(yīng)II仍在進(jìn)行，反應(yīng)I就不能處于平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；根據(jù)反應(yīng)CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g)和CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g)可知，增大H2的濃度，平衡右移，CH3COOCH3的轉(zhuǎn)化率均增大，C正確；正確選項(xiàng)B。

③當(dāng)反應(yīng)溫度控制在205℃時(shí)，乙醇和乙酸乙酯的選擇性之和為100%.沒(méi)有反應(yīng)III發(fā)生，溫度大于205℃時(shí)，乙醇和乙酸乙酯的選擇性之和小于100%，反應(yīng)III已經(jīng)發(fā)生；所以為防止反應(yīng)III發(fā)生，反應(yīng)溫度應(yīng)控制<205℃范圍內(nèi)；正確答案：<205℃。

④根據(jù)圖像1可知，在185℃，CH3COOCH3的轉(zhuǎn)化率為20%，CH3COOCH3起始物質(zhì)的量為5mol，所以參加反應(yīng)的CH3COOCH3的量為20%×5=1mol，生成的乙醇要有一部分進(jìn)行反應(yīng)II，所以根據(jù)圖像2可知，在185℃，乙醇的選擇性為20%，所以上述反應(yīng)中最終生成乙醇的物質(zhì)的量是1×20%=0.2mol；正確答案：0.2mol。