【題目】乙炔(C2H2)在氣焊、氣割及有機(jī)合成中用途非常廣泛,可由電石(CaC2)直接水化法或甲烷在1500℃左右氣相裂解法生產(chǎn)。
(1)電石水化法制乙炔是將生石灰與焦炭在3000℃下反應(yīng)生成CaC2,CaC2再與水反應(yīng)即得到乙炔。CaC2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為____
(2)已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(1) △H1=-890.3kJ/mol
C2H2(g)+2.50(g)===2CO2(g)+H2O(1) △H2=-1299.6J/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H3=-571.6kJ/mol
則甲烷氣相裂解反應(yīng):2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)的△H=_____kJ/mol。
(3)哈斯特研究得出當(dāng)甲烷分解時,幾種氣體平衡時分壓(Pa)與溫度(℃)的關(guān)系如圖所示。
①T1℃時,向1L恒容密閉容器中充入0.3 mol CH4只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時,測得c(C2H4)=c(CH4)。該反應(yīng)的△H____0(填“>”或“<”),CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為____%(保留3位有效數(shù)字)。上述平衡狀態(tài)某一時刻,若改變溫度至T2℃,CH4以0.01mol/(L·s)的平均速率增多,經(jīng)ts后再次達(dá)到平衡,平衡時,c(CH4)=2c(C2H4),則T1_____(填“>”或“<”)T2,t=______s。
②列式計(jì)算反應(yīng)2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)在圖中A點(diǎn)溫度時的平衡常數(shù)K=____(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,lg0.05=-1.3)。
③由圖可知,甲烷裂解制乙炔有副產(chǎn)物乙烯生成,為提高甲烷制乙炔的轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可采取的措施有___________。
【答案】CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑ +376.4kJ/mol > 66.7% > 5 5×104 可以充入適量的乙烯
【解析】
(1)碳化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣和乙炔;
(2)根據(jù)蓋斯定律來分析;
(3)①分解反應(yīng)絕大多數(shù)為吸熱反應(yīng);設(shè)出CH4的轉(zhuǎn)化濃度,然后根據(jù)三段式,利用c(C2H4)=c(CH4)來解答;根據(jù)改變溫度后,CH4的濃度升高來判斷溫度的變化;表示出變化后的CH4和C2H4的濃度,然后根據(jù)c(CH4)=2c(C2H4)來計(jì)算;
②根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式來計(jì)算;
③甲烷裂解制乙炔有副產(chǎn)物乙烯生成,為提高甲烷制乙炔的轉(zhuǎn)化率,可以充入適量的乙烯。
(1)碳化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣和乙炔,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑,故答案為:CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑;
(2)將已知反應(yīng)依次編號為①、②、③,由蓋斯定律將①×4-②-③×可得:2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g),則△H=(-890.3kJmol-1)×4-(-1299.6kJmol-1)-(-571.6kJmol-1)×=+376.4kJ/mol,故答案為:+376.4kJ/mol;
(3)①升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,由圖可知,溫度升高,C2H4的平衡分壓增大,說明反應(yīng)2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)向正反應(yīng)方向移動,則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng);設(shè)平衡時C2H4的平衡濃度為Xmol,由題給數(shù)據(jù)建立如下三段式:
2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)
起(mol/L)0.3 0 0
變(mol/L)2X X 2X
平(mol/L)0.3—2X X 2X
由c(C2H4)=c(CH4)可得0.3—2X=X,解得X=0.1mol,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=66.7%;改變溫度后,CH4的濃度升高,說明平衡向正反應(yīng)方向移動,則溫度應(yīng)為降低,即T1>T2;由于CH4以0.01mol/(Ls)的平均速率增多,經(jīng)ts后再次達(dá)到平衡,故在ts的時間內(nèi),CH4的濃度變化為0.01tmol/L,利用三段式來計(jì)算:
2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)
起(mol/L)0.1 0.1 0.2
變(mol/L)0.01t 0.005t 0.01t
平(mol/L)0.1+0.01t 0.1—0.005t 0.2—0.01t
由c(CH4)=2c(C2H4)可得0.1+0.01t=2×(0.1-0.005t),解得t=5S,故答案為:>;66.7%;>;5;
②由圖中數(shù)據(jù)可知,A點(diǎn)溫度時,C2H2平衡分壓為0.05 Pa,H2平衡分壓為104Pa,CH4平衡分壓為103Pa,則平衡常數(shù)K==5×104 Pa,故答案為:5×104;
③甲烷裂解制乙炔有副產(chǎn)物乙烯生成,充入適量的乙烯,可抑制甲烷向乙烯的轉(zhuǎn)化,從而提高甲烷制乙炔的轉(zhuǎn)化率,故答案為:可以充入適量的乙烯。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L1稀鹽酸,CO2的生成量與加入鹽酸的體積的關(guān)系如圖。下列判斷正確的是
A. 在0~a范圍內(nèi),只發(fā)生中和反應(yīng)
B. ab段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:
C. a=0.3
D. 原混合溶液中NaOH與Na2CO3的物質(zhì)的量之比為1∶2
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【題目】在容積為2 L的恒容密閉容器中充入1 mol CO2(g)和3.5 mol H2(g),在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。反應(yīng)進(jìn)行8 min時達(dá)到平衡狀態(tài),測得n(CH3OH)=0.5mol。該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如圖1所示,CO2的轉(zhuǎn)化率如圖2所示,下列說法錯誤的是
A. 在圖1中,曲線Ⅱ表示該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系
B. 該溫度下,平衡常數(shù)K=0.25
C. 其他條件不變下,圖2中x可表示溫度或壓強(qiáng)或投料比c(CO2)/c(H2)
D. 用二氧化碳合成甲醇體現(xiàn)了碳減排理念
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【題目】常溫下,現(xiàn)有0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液,pH=7.8。已知含氮(或含碳)各微粒的分布分?jǐn)?shù)(平衡時,各微粒濃度占總微粒濃度之和的分?jǐn)?shù))與pH的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是
A.當(dāng)pH=9時,溶液中存在下列關(guān)系:c(NH4+)>c(NH3·H2O)>c(HCO3-)>c(CO32-)
B.將0.2 mol CO2通入1 L 0.3 mol·L-1 NH3·H2O溶液中充分反應(yīng),則有:c(HCO3-)+3c(H2CO3)-c(CO32-)>0
C.向pH=6.5的上述溶液中逐滴滴加氫氧化鈉溶液時,NH4+和HCO3-濃度逐漸減小
D.分析可知,常溫下水解平衡常數(shù)Kh(HCO3-)的數(shù)量級為10-7
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【題目】甲醇與水蒸氣重整制氫可直接用于燃料電池。回答下列問題:
(1)已知甲醇分解反應(yīng):CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) △H1=+90.64 kJ·mol-1;
水蒸氣變換反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41.20 kJ·mol-1。
則CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) △H3=___________kJ·mol-1。
(2)科學(xué)家通過密度泛函理論研究甲醇與水蒸氣重整制氫反應(yīng)機(jī)理時,得到甲醇在Pd(III)表面發(fā)生解離時四個路徑與相對能量的關(guān)系如圖所示,其中附在Pd(III)表面的物種用*標(biāo)注。此歷程中活化能最小的反應(yīng)方程式為_____________________________________________。
(3)在0.1MPa下,將總進(jìn)料量為1 mol且n(CH3OH):n(H2O)=1:1.3的混合氣體充入一剛性密閉容器中反應(yīng)。
①實(shí)驗(yàn)測得水蒸氣變換反應(yīng)的速率隨溫度的升高明顯下降,原因是____________________。
②平衡時,測得CH3OH的含量在給定溫度范圍內(nèi)極小,H2、H2O(g)、CO、CO2四種組分的含量與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖所示,曲線b、c對應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)式分別為________、________。
(4)573.2K時,向一剛性密閉容器中充入5.00 MPa CH3OH使其分解,t h后達(dá)平衡時H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為60%,則t h內(nèi)v(CH3OH)=_____MPa·h-1,其分壓平衡常數(shù)Kp=_____MPa2。
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【題目】“酒是陳的香”,就是因?yàn)榫圃趦Υ孢^程中生成了有香 味的乙酸乙酯,在實(shí)驗(yàn)室我們也可以用如圖所示的裝置制取乙酸乙酯;卮鹣铝袉栴}:
(1)寫出制取乙酸乙酯的化學(xué)反應(yīng)方程式
____________________________________________
(2)飽和碳酸鈉溶液的主要作用是________、___________、___________________。
(3)裝置中通蒸氣的導(dǎo)管要插在飽和碳酸鈉溶液的液面上,不能插入溶液中,目的是__________。
(4)若要把制得的乙酸乙酯分離出來,應(yīng)采用的實(shí)驗(yàn)操作是_________。
(5)做此實(shí)驗(yàn)時,有時還向盛乙酸和乙醇的試管里加入幾塊碎瓷片,其目的是_______。
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【題目】在一定溫度下,冰醋酸加水稀釋過程中溶液的導(dǎo)電能力如下圖所示,請回答:
(1)寫出醋酸的電離方程式___________________________________________。
(2)a、b、c三點(diǎn)溶液中氫離子濃度由小到大的順序?yàn)?/span>__________________ 。
(3)a、b、c三點(diǎn)中醋酸的電離程度最大的是_________。
(4)取甲、乙兩份等體積c點(diǎn)的溶液,甲用蒸餾水稀釋10倍,乙用蒸餾水稀釋100倍,則稀釋后甲、乙兩溶液中的H+濃度:c(H+)甲_____ 10c(H+)乙(填“大于”、“小于”或 “等于”)
(5)醋酸與氨水反應(yīng)的離子方程式:__________________ 。
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【題目】某分子式為C4H8O3的有機(jī)物,在濃硫酸加熱的條件下,具有如下性質(zhì):①能分別與CH3CH2OH或CH3COOH反應(yīng)生成酯;②能脫水生成一種使溴水褪色的物質(zhì),且該物質(zhì)的存在形式不只一種。則關(guān)于該物質(zhì)的說法正確的是
A. 該物質(zhì)不溶于水B. 該物質(zhì)能發(fā)生縮聚反應(yīng),生成
C. 該物質(zhì)能生成四元環(huán)狀化合物D. 兩分子該物質(zhì)能形成六元環(huán)酯
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某課外小組在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上從濃縮海水中提取溴的工藝流程,設(shè)計(jì)以下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(所有橡膠制品均已被保護(hù),夾持裝置已略去)。下列說法錯誤的是
A. A裝置中通入的a氣體是Cl2
B. 實(shí)驗(yàn)時應(yīng)在A裝置中通入a氣體一段時間后,停止通入,改通入熱空氣
C. B裝置中通入b氣體后發(fā)生的反應(yīng)為SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr
D. C裝置的作用只是吸收多余的SO2氣體
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