Question

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_______。

③ NaClO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)     ΔH₁

Ⅱ．CH₃COOCH₃(g)＋C₂H₅OH(g)CH₃COOC₂H₅ (g)＋CH₃OH(g)     ΔH₂

Ⅲ．CH₃COOCH₃(g)＋H₂(g)CH₃CHO(g)＋CH₃OH(g)     ΔH₃

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

① 已知：ΔH₁ < 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℃下，CH₃COOCH₃起始物质的量为5 mol，生成乙醇的物质的量是____。

Answer

NO Cu2+ + 2H2O ⇌ Cu(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 增大 B < 205℃ 0.2 mol

【解析】（1）①铜与稀硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮，气体A为NO，故答案为：NO；

② 实验室用Cu(NO3)2固体配制溶液，常加入少量稀HNO3，Cu2+ + 2H2O ⇌ Cu(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，故答案为：Cu2+ + 2H2O ⇌ Cu(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；

③ NaClO溶液吸收气体NO，根据图示，次氯酸钠将NO氧化为硝酸根离子，反应的离子方程式为，故答案为：；

（2）① 反应Ⅰ的ΔH1 < 0，为放热反应，温度降低，平衡正向移动，化学平衡常数增大，故答案为：增大；

② A．根据图像，温度小于185℃时，随温度升高，乙醇的选择性降低，乙酸乙酯的选择性增大，温度高于185℃时，随温度升高，乙醇的选择性增大，乙酸乙酯的选择性降低，温度影响反应的选择性，故A正确；B．225℃～235℃，乙醇和乙酸乙酯的选择性相同，但不表示反应Ⅰ处于平衡状态，故B错误；C．根据反应I，增大H2的浓度，平衡正向移动，CH3COOCH3的转化率提高，故C正确；故选B；

③ 根据图2，温度超过205℃时，乙醇的选择性变化不大，但乙酸乙酯的选择性较大，如果温度升高，乙酸乙酯的选择性大幅度减小，不利于反应生成乙醇，为防止“反应Ⅲ”发生，应控制温度低于205℃，故答案为：< 205℃；

④ 在185℃下，乙醇选择性为20%，CH3COOCH3的转化率为20%，则5 molCH3COOCH3反应生成乙醇的物质的量=5mol×20%×20%=0.2mol，故答案为：0.2 mol。