2006全国高中生化学竞赛决赛试题及答案(8)

全国高中生化学竞赛决赛试题及答案

必须是储量丰富，可再生，不会破坏环境。基于这一原则，普遍认为以植物为主的生物质资源是理想选择。乙醇可通过淀粉等生物质原料发酵制得，属于可再生资源，故通过乙醇制取氢气具有良好的应用前景。

8-1. 已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线： a. 水蒸气催化重整

CH3CH2OH(g) + H2O(g) 4H2(g) + 2CO(g)

b. 部分催化氧化

CH3CH2OH(g) +

12

O2(g) 3H2(g) + 2CO(g)

从原子利用率的角度来看，哪条路线制氢更加有利？从热力学的角度看（用下表中298.15 K的数据计算），哪一条路线更有利？

8-2. 最近人们又提出了如下路线： c. 催化氧化重整

CH3CH2OH(g) + 2H2O(g) +

12

O2(g) 5H2(g) + 2CO2(g)

仅考虑298.15K时的情况，请说明该路线在热力学上相对于a、b两条路线有哪些优势？

8-3. 路线c可看作是路线b反应与水煤气变换（Water Gas Shift，WGS）反应

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

的偶合。由于路线b在低温下反应速率慢，乙醇利用率低，为了提高原料的反应速率，实际反应一般在973.15K下进行。

[1] 试问从热力学上看，该温度是否有利于WGS反应？

[2] 试问应采用什么措施既能保证乙醇利用率又能充分发挥WGS反应的作用？

8-4. 水煤气变换反应在实际生产过程中需要在加压（如6×105 Pa）条件下进行。简述理由。