Question

13．已知乙烯氣相直接水合反應：C₂H₄ （g）+H₂O（g）?C₂H₅OH（g）△H=-45.5kJ•mol^-1
（1）乙烯氣相直接水合反應，在其他條件相同時，分別測得C₂H₄的平衡轉化率在不同壓強（P₁、P₂）下隨溫度變化的曲線如圖1．結合曲線，歸納C₂H₄平衡轉化率隨溫度、壓強變化的規(guī)律：
（a）其他條件相同，溫度升高，C₂H₄的平衡轉化率降低；（b）其他條件相同，增大壓強，C₂H₄的平衡轉化率增大；
（2）若要進一步提高乙烯的轉化率，可以采取的措施有B．
A．增大乙烯的濃度B．分離出乙醇C．加催化劑
（3）圖2是以甲醇為燃料的新型固體氧化物（固體電解質傳導O^2-）燃料電池工作原理示意圖．回答下列問題：
①B極的電極反應式為CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O．
②若用該燃料電池做電源，給某鐵質水管上鍍鋅，
當A極消耗標況下1.12L O₂，水管增重的質量是6.5克．
（可能用到的相對原子質量：Fe-56    Zn-65 ）

Answer 1

分析 由圖象根據升溫和增壓分別判斷C₂H₄的平衡轉化率變化；
（1）提高乙烯的轉化率，可以使平衡正向移動，但不能增加乙烯的量；
（2）①B為負極，總反應式為CH₄+2O₂+=CO₂+2H₂O，正極反應式為：2O₂+8e^-=4O^2-，兩式相減可得負極電極反應式；
②當A極消耗標況下1.12L O₂，A電極為正極，水管做陰極，結合電子守恒計算陰極析出鋅的質量．

解答 解：（a）由圖象可知，升高溫度，平衡逆向移動，C₂H₄的平衡轉化率降低，
故答案為：其他條件相同，溫度升高，C₂H₄的平衡轉化率降低；
（b）反應C₂H₄ （g）+H₂O（g）?C₂H₅OH（g）為氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，C₂H₄的平衡轉化率增大，
故答案為：其他條件相同，增大壓強，C₂H₄的平衡轉化率增大；
（1）A．增大乙烯的濃度，乙烯的轉化率減小，故A錯誤；
B．分離出乙醇，平衡正向移動，乙烯的轉化率增大，故B正確；
C．加催化劑，不影響化學平衡，乙烯的轉化率不變，故C錯誤；
故答案為：B；
（3）①B為負極，總反應式為CH₄+2O₂+=CO₂+2H₂O，正極反應式為：2O₂+8e^-=4O^2-，兩式相減，負極反應為：CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，
故答案為：CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O；
②當A極消耗標況下1.12L O₂，物質的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，A電極為正極，電極反應，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，水管做陰極，Zn-2e^-=Zn²⁺，結合電子守恒得到
    O₂↑～2Zn²⁺～4e-
0.05mol  0.1mol
水管增重的質量為 65g/mol×0.1mol=6.5g
故答案為：6.5．

點評 本題考查較綜合，涉及化學平衡計算、化學平衡移動影響因素和電極反應式的書寫及相關計算等，為高頻考點，側重分析能力及計算能力的考查，把握化學反應原理及圖象、流程的分析為解答的關鍵，題目難度中等．