【題目】苯乙烯是生產(chǎn)塑料和合成橡膠的重要基本有機(jī)原料,乙苯催化脫氧法是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)苯乙烯的主要方法,其化學(xué)方程式為:

(1)若升高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)變大,則ΔH____________(填“大于0”或“小于0”)。該反應(yīng)在_______________條件下能自發(fā)進(jìn)行(填“較高溫度”、“較低溫度”或“任何溫度”)。

(2)維持體系總壓強(qiáng)ρ恒定,在溫度T時(shí),物質(zhì)的量為2mol、體積為1L的乙苯蒸汽發(fā)生催化脫氫反應(yīng)。已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為80%,則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____。

(3)在體積為2L的恒溫密閉容器中通入2mol乙苯蒸汽,2分鐘后達(dá)到平衡,測(cè)得氫氣的濃度是0.5mol/L,則乙苯蒸汽的反應(yīng)速率為_________________;維持溫度和容器體積不變,向上述平衡中再通入1mol氫氣和1mol乙苯蒸汽,則v正_______v逆(填“大于”、“小于”或“等于”)

(4)工業(yè)上,通常在乙苯蒸汽中摻混水蒸氣(原料中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1:9),控制反應(yīng)溫度600℃,并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下,乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如下:

①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率,解釋說(shuō)明該事實(shí)_________________________。

②控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是_____________________

(5)某燃料電池以乙苯為燃料,Li2CO3與K2CO3混合的碳酸鹽為電解質(zhì)的高溫型燃料電池,其負(fù)極的電極反應(yīng)式為_____________________,正極上通入的氣體為______________。

【答案】 △H大于0 較高溫度 32/9 mol/L 0.25mol·L-1·min-1 等于 正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加,加入水蒸氣起稀釋?zhuān)喈?dāng)于起減壓的效果 600℃時(shí),乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過(guò)低,反應(yīng)速率慢,轉(zhuǎn)化率低;溫度過(guò)高,選擇性下降。高溫還可能使催化劑失活,且能耗大 -42e-+21CO32--→5H2O+29CO2 O2(或空氣)、CO2

【解析】(1)若升高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)變大,說(shuō)明平衡正向移動(dòng),表明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則ΔH0。該反應(yīng)的ΔS0,根據(jù)G=H-TS可知,在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行,故答案為:大于;較高溫度;

(2)物質(zhì)的量為2mol、體積為1L的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫反應(yīng)

參加反應(yīng)的乙苯為1.6mol,則:

(g) (g)+H2(g)

開(kāi)始(mol)n 0 0

轉(zhuǎn)化(mol)1.61.6 1.6

平衡(mol)0.4 1.6 1.6

維持體系總壓強(qiáng)p恒定,在溫度T時(shí),由PV=nRT可知,混合氣體總濃度不變,設(shè)反應(yīng)后的體積為V′,則=,故V′=1.8L,平衡常數(shù)K= = = ,故答案為: ;

(3)v(H2)= =0.25 mol·L-1·min-1,根據(jù)方程式有v()=v(H2)= =0.25 mol·L-1·min-1,平衡時(shí)乙苯、苯乙烯、氫氣的濃度分別為0.5mol/L,0.5mol/L0.5mol/L,平衡常數(shù)為=0.5,維持溫度和容器體積不變,向上述平衡中再通入1mol氫氣和1mol乙苯蒸汽,Qc==0.5=K,平衡不移動(dòng),v=v逆,故答案為:0.25 mol·L-1·min-1;等于;

(4)①正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),保持壓強(qiáng)不變,加入水蒸氣,容器體積應(yīng)增大,等效為降低壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率,

故答案為:正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),保持壓強(qiáng)不變,加入水蒸氣,容器體積應(yīng)增大,等效為降低壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);

600℃時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率與苯乙烯的選擇性均較高,溫度過(guò)低,反應(yīng)速率較慢,轉(zhuǎn)化率較低,溫度過(guò)高,選擇性下降,高溫下可能失催化劑失去活性,且消耗能量較大,故選擇600℃左右,故答案為:600℃時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率與苯乙烯的選擇性均較高,溫度過(guò)低,反應(yīng)速率較慢,轉(zhuǎn)化率較低,溫度過(guò)高,選擇性下降,高溫下可能失催化劑失去活性,且消耗能量較大;

(5)燃料電池是以乙苯為燃料,Li2CO3K2CO3混合的碳酸鹽為電解質(zhì)的高溫型燃料電池,燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)-42e-+21CO32-=5H2O+29CO2,正極是通入氧氣、二氧化碳發(fā)生還原反應(yīng),故答案為:-42e-+21CO32-=5H2O+29CO2O2(或空氣)、CO2。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】現(xiàn)有屬于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七種元素,原子序數(shù)依次增大。A元素的價(jià)電子構(gòu)型為nsnnpn+1;C元素為最活潑的非金屬元素,D元素核外有三個(gè)電子層,最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的1/6;E元素正三價(jià)離子的3d軌道為半充滿(mǎn)狀態(tài),F(xiàn)元素基態(tài)原子的M層全充滿(mǎn),N層沒(méi)有成對(duì)電子,只有一個(gè)未成對(duì)電子;G元素與A元素位于同一主族,其某種氧化物有劇毒。

(1)A元素的第一電離能________B元素的第一電離能(填“<”“>”或“=”)。

(2)D元素基態(tài)原子核外電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為________, DC2的電子式為__________。

(3)E原子價(jià)電子的軌道表示式為_____________________________。

(4)F其基態(tài)原子的電子排布式為_____________________,元素位于元素周期表的_______區(qū)。

(5)G元素可能的性質(zhì)是___________(填序號(hào))。

A.其單質(zhì)可作為半導(dǎo)體材料

B.其電負(fù)性大于磷

C.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是強(qiáng)酸

(6)含A、B等元素的化合物的結(jié)構(gòu)如圖1所示,該化合物中含有_________(填序號(hào))。

a.極性共價(jià)鍵 b.非極性共價(jià)鍵 c.配位鍵 d.氫鍵 e.金屬鍵

(7)A和E形成的一種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示,該晶胞的化學(xué)式為_____________。若兩個(gè)最近的E原子間的距離為acm,則該晶體的密度是________________g·cm-3。(用和a表示)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】碳酸鋰廣泛應(yīng)用于化工、冶金等行業(yè)。工業(yè)上利用鋰輝石(Li2Al2Si4Ox)制備碳酸鋰的流程如下:

已知:①CaC2O4難溶于水

②Li2CO3的溶解度(g/L)

溫度/℃

0

10

20

30

40

50

60

80

100

Li2CO3

1.54

1.43

1.33

1.25

1.17

1.08

1.01

0.85

0.72

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)鋰輝石(Li2Al2Si4Ox)可以用氧化物的形式表示其組成,形式為___________。

(2)硫酸化焙燒溫度不宜超過(guò)300℃,主要原因是___________________;焙燒中硫酸用量控制在理論用量的115%左右,硫酸加入過(guò)多的副作用是____________。

(3)“深度凈化”時(shí),加入適量Na2C2O4的目的是__________________。

(4)“沉鋰”需要在95℃以上進(jìn)行,主要原因是____________________________

(5)工業(yè)上,將Li2CO3粗品制備成高純Li2CO3的部分工藝如下:

a.將Li2CO3溶于鹽酸作電解槽的陽(yáng)極液,LiOH溶液做陰極液,兩者用離子選擇透過(guò)膜隔開(kāi),用惰性電極電解。b.電解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共熱,過(guò)濾、烘干得高純Li2CO3。

①a中,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是_________________________,宜選用_____(“陽(yáng)”或“陰”)離子交換膜。

②b中,生成Li2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】NA表示阿伏伽德羅常數(shù)。下列說(shuō)法正確的是

A. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 11.2L NT3分子中所含中子數(shù)為6.5NA

B. 電解2mol/L的NaCl溶液轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2 NA

C. l00mL含A13+離子數(shù)為0.4NA的Al2(SO4)3溶液的物質(zhì)的量濃度為2.0molL-1

D. 常溫常壓下,7.8g苯分子中含有的碳碳雙鍵數(shù)目為0.3NA

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列物質(zhì)的用途說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (   )

A. 甲醛的水溶液(福爾馬林)可用于防腐 B. 乙二醇可用于配制汽車(chē)防凍液

C. 部分鹵代烴可用作滅火劑 D. 酚類(lèi)化合物有毒,不能用于殺菌消毒

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】NA表示阿伏伽德羅常數(shù)的值,下列說(shuō)法正確的是(  )

A. lmol FeI2與足量氯氣反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA

B. 過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)時(shí),生成0.1mol氧氣轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2NA

C. 18gD2O18gH2O中含有的質(zhì)子數(shù)均為10NA

D. 1 mol Na2O2固體中含離子總數(shù)為4NA

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列實(shí)驗(yàn)不需要加熱的是

A.制乙烯B.催化裂化C.煤的干餾D.制乙炔

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列分子式肯定屬于飽和烴的是

A.C8H16B.C5H8C.C7H16D.C7H14

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】鋰離子電池電極材料鈦酸鋰Li2Ti5O15含有過(guò)氧鍵(O-O),該化合物中Ti的化合價(jià)為+4,則Li2Ti5O15中過(guò)氧鍵的數(shù)目為

A. 2個(gè) B. 4個(gè) C. 6個(gè) D. 8個(gè)

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