【題目】(一)乙炔是一種重要的化工原料,最新研制出的由裂解氣(H2、CH4、C2H4)與煤粉在催化劑條件下制乙炔,該生產(chǎn)過程是目前清潔高效的煤化工過程。已知:發(fā)生的部分反應(yīng)如下(在25℃、 101 kPa時),CH4、C2H4 在高溫條件還會分解生成炭與氫氣:
①C (s) +2H2(g)CH4(g) △H1=-74.85kJmol-1
②2CH4(g)C2H4(g) +2H2(g) △H2=340.93kJmol-1
③C2H4(g)C2H2(g) +H2(g) △H3=35.50kJmol-1
請回答:
(1)依據(jù)上述反應(yīng), 請寫出 C 與 H2化合生成 C2H2 的熱化學(xué)方程式:______________。
(2)若以乙烯和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器(氫氣的作用是活化催化劑),出口氣中含有乙烯、乙炔、氫氣等。圖1 為乙炔產(chǎn)率與進料氣中 n(氫氣)/n(乙烯)的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,其降低的原因是______________。
(3)圖 2 為上述諸反應(yīng)達到平衡時各氣體體積分數(shù)和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線。
①乙炔體積分數(shù)在1530℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是_______________;1530℃之后,乙炔體積分數(shù)增加不明顯的主要原因可能是_______________。
②在體積為1L的密閉容器中反應(yīng),1530℃時測得氣體的總物質(zhì)的量為1.000 mol,則反應(yīng)C2H4(g)C2H2(g) +H2(g) 的平衡常數(shù) K=_______________。
③請在圖3中繪制乙烯的體積分數(shù)和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線__________。
(二)當(dāng)今,人們正在研究有機鋰電解質(zhì)體系的鋰-空氣電池,它是一種環(huán)境友好的蓄電池。放電時電池的總反應(yīng)為:4Li+O2===2Li2O。在充電時,陽極區(qū)發(fā)生的過程比較復(fù)雜,目前普遍認可的是按兩步進行,請補充完整。電極反應(yīng)式: ________________________和 Li2O2-2e-=2Li++O2。
【答案】 2C(s) +H2(g)C2H2(g) △H1=226.73kJmol—1 一開始充入氫氣是為活化催化劑,故稍增大氫氣的量能讓乙炔產(chǎn)率增大,原料中過量 H2 會使反應(yīng)③平衡逆向移動,所以乙炔產(chǎn)率下降; 1530℃前升高溫度,反應(yīng)②③平衡正向移動,乙炔更多 高溫則有更多的甲烷與乙烯裂解生成碳導(dǎo)致乙炔體積分數(shù)增加不大 9(1.000-0.0840-0.8240-0.8240=0.008,按照加減法有效數(shù)字原則)或8.652 注意:起點溫度要低于乙炔的起點; 最高點的相應(yīng)溫度低于 1530℃,1530k交點乙烯的體積分數(shù)不要超過為0.01 2Li2O-2 e-==2Li++Li2O2
【解析】(一)(1)根據(jù)蓋斯定律:①×2+②+③整理得2C(s) +H2(g)C2H2(g) △H1=226.73kJmol—1;正確答案:2C(s) +H2(g)C2H2(g) △H1=226.73kJmol—1。
(2)根據(jù)題給信息,結(jié)合圖像分析可知:剛開始充入氫氣是為活化催化劑,故稍增大氫氣的量能讓乙炔產(chǎn)率增大,原料中過量 H2 會使反應(yīng)③平衡逆向移動,所以乙炔產(chǎn)率下降;正確答案:一開始充入氫氣是為活化催化劑,故稍增大氫氣的量能讓乙炔產(chǎn)率增大,原料中過量 H2 會使反應(yīng)③平衡逆向移動,所以乙炔產(chǎn)率下降。
(3)①上述三個反應(yīng)中,只有②③兩個反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡右移,有利于乙炔的生成;但是溫度太高,針對于①反應(yīng)來說,平衡左移,有更多的甲烷分解為碳,甲烷的量較少,導(dǎo)致②③兩個反應(yīng)均向左移動,乙炔氣體的體積分數(shù)增加不大;正確答案:1530℃前升高溫度,反應(yīng)②③平衡正向移動,乙炔更多;高溫則有更多的甲烷與乙烯裂解生成碳導(dǎo)致乙炔體積分數(shù)增加不大。
②體積為1L的密閉容器,1530℃時測得氣體的總物質(zhì)的量為1.000 mol,根據(jù)圖像2可知,c(H2)=0.824mol/L, c(C2H2)=0.0840 mol/L, c(CH4)= 0.0840 mol/L, c(C2H4)=1-0.824-0.0840-0.0840=0.008 mol/L;C2H4(g)C2H2(g) +H2(g) 的平衡常數(shù) K= c(C2H2)×c(H2)/ c(C2H4)= (0.0840×0.824)/ 0.008=8.652;正確答案:8.652。
③根據(jù)題給信息可知,①②兩個反應(yīng)都產(chǎn)生乙烯氣體,所以剛開始乙烯的體積分數(shù)增大,隨著C2H4(g)C2H2(g) +H2(g) △H3=35.50kJmol-1發(fā)生,升高溫度,平衡右移,乙烯的體積分數(shù)在減少,乙炔的體積分數(shù)在增大,最終達到平衡狀態(tài);乙烯的體積分數(shù)和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線如下:
說明:起點溫度要低于乙炔的起點; 最高點的相應(yīng)溫度低于 1530℃,1530k交點乙烯的體積分數(shù)不要超過為0.01。
(二) 充電時,陽極區(qū)發(fā)生氧化反應(yīng),總反應(yīng)為2Li2O-4 e-= O2+4 Li+;陽極區(qū)發(fā)生反應(yīng)按兩步進行,用總反應(yīng)減去Li2O2-2e-=2Li++O2就可得到第一個反應(yīng)為2Li2O-2 e-==2Li++Li2O2;正確答案:2Li2O-2 e-==2Li++Li2O2。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】25℃時,硫氫化鉀溶液里存在下列平衡:a.HS-+H2OOH-+H2S b.HS-H++S2-
(1)平衡a是__________平衡;平衡b是________平衡。(填“電離”或“水解”)
(2)向KHS溶液中加入氫氧化鈉固體時,c(S2-)將________(填“增大”“ 減小”或“不變”,下同);向KHS溶被中通入HCl時,c(HS-)將______________。
(3)向KHS溶液中加入硫酸銅溶被時,有黑色沉淀(CuS)產(chǎn)生,則平衡a_________(填“正向” “逆向”或“不”,下同)移動,平衡b___________移動。
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】將銅棒和鋅棒用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸溶液中,下列敘述中正確的是( )
A.該裝置能形成原電池,其中鋅是負極
B.該裝置能形成原電池,其中銅是負極
C.該裝置不能形成原電池
D.以上說法均不正確
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】A是石油裂解氣的主要成分,它的產(chǎn)量通常用來衡量一個國家的石油化工發(fā)展水平。以A原料衍生出部分化工產(chǎn)品的反應(yīng)流程如下(部分反應(yīng)條件已略去):
已知:①2RCHO+O22RCOOH;
②R-CH=CH-OH烯醇式的結(jié)構(gòu)不能穩(wěn)定存在。
請回答下列問題:
(1)A的電子式為______。
(2)B、D分子中的官能團名稱分別是______、______。
(3)C和B反應(yīng)生成D的化學(xué)方程式為___________,該反應(yīng)的類型為_____________。
(4)E的結(jié)構(gòu)簡式為_________。
(5)結(jié)合題意,寫出E可能的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式__________。
(6)F和C反應(yīng)生成G的化學(xué)方程式為_________。
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知元素的原子序數(shù),可以推知原子的:①質(zhì)子數(shù);②核電荷數(shù);③核外電子數(shù);④粒子所帶的電荷數(shù)。其中正確的是( )
A.①③B.②③
C.①②③D.②③④
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】工業(yè)上用鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石為原料來冶煉鐵。
(1)請寫出用磁鐵礦在高溫下冶煉鐵的化學(xué)方程式___________。請你用化學(xué)方法設(shè)計實驗方案檢驗上述反應(yīng)得到的固體產(chǎn)物中含有鐵粉___________。
(2)小明同學(xué)將用冶煉所得的鐵粉按下圖裝置來制備 Fe(OH)2,實驗開始時應(yīng)先_______活塞a,___________活塞 b(填“打開”或“關(guān)閉”)
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)說法正確的是
A. 用廣泛pH試紙測得某酸溶液的pH為2.3
B. 對于2HI(g)H2(g)+I2(g),達平衡后,縮小體積可使體系顏色變深,此事實能用勒夏特列原理解釋
C. 在一定溫度和壓強下,將0.5mol N2和1.5mol H2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g),放出熱量19.3kJ,則其熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H =﹣38.6kJ/mol
D. 一定條件下2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H1 ,2SO2(g)+O2(g) 2SO3(l) △H2 則△H1>△H2
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是( )
A.金屬氧化物一定是堿性氧化物
B.堿性氧化物一定是金屬氧化物
C.非金屬氧化物一定是酸性氧化物
D.酸性氧化物一定是非金屬氧化物
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)13C、15N的敘述正確的是( )
A.13C、15N具有相同的中子數(shù)B.13C與12C60互為同位素
C.15N的核外電子數(shù)與中子數(shù)相同D.15N與14N核外電子排布相同
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com