Question

生物乙醇可由淀粉或纖維素等生物質(zhì)原料發(fā)酵獲得，利用乙醇可制取氫氣，也可用乙醇進行相關(guān)的化工生產(chǎn)．
（1）已知乙醇制取氫氣有如下兩條路線：
a．水蒸氣催化重整：CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）→4H₂（g）+2CO（g）
b．部分催化氧化：CH₃CH₂OH（g）+

1

2

O₂（g）→3H₂（g）+2CO（g）
原子利用率較高的是：

 

式（選填a或b）．
（2）已知CO的燃燒熱為283kJ/mol，H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol．今取2mol乙醇，40%按a式制氫，60%按b式制氫，假定轉(zhuǎn)化率均為100%，則兩種制氫產(chǎn)生的全部氣體完全燃燒產(chǎn)生的熱量為

 

kJ．
（3）某生物質(zhì)能研究所準備利用乙醇得到的合成氣合成一種生物汽油．乙醇按a式和b式反應的各占50%，合成氣合成生物汽油的反應為：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，X、Y都是有8個碳原子的烴，X是苯的同系物，Y是烷烴．50噸質(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%），則最終可得到X的質(zhì)量為多少噸．

Answer 1

考點：有關(guān)反應熱的計算,化學方程式的有關(guān)計算,有機化學反應的綜合應用

專題：計算題

分析：（1）原子利用率=期望產(chǎn)物總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比，據(jù)此計算H原子利用率進行判斷；
（2）計算CO、氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)CO、氫氣的燃燒熱計算；
（3）計算乙醇物質(zhì)的量，乙醇按路線①和路線②的反應各占50%，依據(jù)化學方程式，計算得到一氧化碳和氫氣物質(zhì)的量，合成氣合成生物汽油的反應為：2mCO+（2m+n）H₂→2C_mH_n+2mH₂O，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是苯的同系物為C₈H₁₀，Y是烷烴為C₈H₁₈，由O原子守恒可知n（H₂O）=n（CO），令C₈H₁₀、C₈H₁₈的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)碳原子守恒、H原子守恒列方程，再根據(jù)m=nM計算．

解答： 解：（1）a路線中，H原子利用率=

4×2

46+18

×100%=12.5%，b路線中，H原子利用率=

3×2

46+16

×100%=9.7%，則a路線原子利用率高，
故答案為：a；
（2）取2mol乙醇，40%按a式制氫，則生成CO物質(zhì)的量=2mol×40%×2=1.6mol，生成氫氣為2mol×40%×4=3.2mol，
60%按b式制氫，則生成CO物質(zhì)的量=2mol×60%×2=2.4mol，生成氫氣為2mol×60%×3=3.6mol，
CO的燃燒熱為283kJ/mol，H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol，則兩種制氫產(chǎn)生的全部氣體完全燃燒產(chǎn)生的熱量為：（1.6mol+2.4mol）×283kJ/mol+（3.2mol+3.6mol）×285.8kJ/mol=3075.44kJ，
故答案為：3075.44；
（3）50 t 92%乙醇溶液中含乙醇為

50×106g×92%

46g/mol

=1.0×l0⁶mol，
根據(jù)C原子守恒，得到CO總物質(zhì)的量n_總（CO）=1.0×l0⁶mol×2=2.0×l0⁶mol，
按a式得到氫氣物質(zhì)的量=1.0×l0⁶mol×50%×4=2.0×l0⁶mol，按b式反應得到氫氣物質(zhì)的量=1.0×l0⁶mol×50%×3=1.5×l0⁶mol，故n_總（H₂）=3.5×10⁶mol；
合成氣合成生物汽油的反應為：2mCO+（2m+n）H₂→2C_mH_n+2mH₂O，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是苯的同系物為C₈H₁₀，Y是烷烴為C₈H₁₈，由O原子守恒可知n（H₂O）=n（CO），
令C₈H₁₀、C₈H₁₈的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，
根據(jù)碳原子守恒，有：8（x+y）=2.0×l0⁶，
根據(jù)H原子守恒，有：10x+18y=3.5×10⁶×2-2×2.0×l0⁶，
聯(lián)立方程，解得x=1.875×l0⁵、y=6.25×l0⁴，
故X（C₈H₁₀）的質(zhì)量=1.875×l0⁵mol×106g/mol=19.875×l0⁶g=19.875t，
答：最終可得到C₈H₁₀的質(zhì)量為19.875t．

點評：本題考查反應熱計算、化學方程式計算等，題目計算量大、過程比較復雜，屬于易錯題目，側(cè)重考查學生分析解決問題能力的考查，難度中等．