Question

【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（、、）與煤粉在催化劑條件下制乙炔，已知發(fā)生的部分反應如下：

①

②

③

請回答：

（1）依據上述反應，則 ____________

（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。下圖為上述諸反應達到平衡時各氣體體積分數(shù)和反應溫度的關系曲線。

①乙炔體積分數(shù)在1530K之前隨溫度升高而增大的原因可能是______________________；1530K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，1530K時測得氣體的總物質的量為1.000mol，則反應的平衡常數(shù)K=__________________。

③在恒溫條件下，測得上述反應過程在相同時間時不同進料氣n（氫氣）/n（乙烯）下的乙炔產率﹐請畫出乙炔產率隨n（氫氣）/n（乙烯）的變化關系圖。

____________

（二）乙炔―空氣燃料電池是一種堿性（20%-30%的KOH溶液）的電池，電池放電時，負極的電極方程式是________________________。

Answer 1

【答案】+262.23 1530K前升高溫度，反應②③平衡正向移動，生成的乙炔更多 高溫則有更多的甲烷與乙烯裂解生成碳導致乙炔體積分數(shù)增加不大 8.652

【解析】

應用蓋斯定律計算相關反應的ΔH，根據圖象中物質含量的變化分析主要化學反應，挖掘圖象數(shù)據計算平衡常數(shù)，利用信息和反應分析氫氣量對乙炔產率的影響，堿性條件下乙炔在負極失電子生成碳酸根。

（一）（1）消去無關物質CH4、H2，將①×2+②+③×2得：

ΔH=+262.23

（2）①圖中，T<1530K時，隨著溫度升高，CH4體積分數(shù)明顯減小（主要反應物）、H2體積分數(shù)稍有增大、C2H2體積分數(shù)顯著增大（主要生成物），故主要是反應②③平衡正向移動的結果。T>1530K時，隨著溫度升高，CH4體積分數(shù)繼續(xù)明顯減�。ㄖ饕�反應物）、H2和C2H2體積分數(shù)稍有增大（次要生成物），此時主要是反應①平衡逆向移動的結果；

②圖中，T=1530K平衡時，CH4、C2H2、H2的體積分數(shù)分別是0.0840、0.0840、0.8240，則C2H4體積分數(shù)為0.0080。1L密閉容器中氣體的總物質的量為1.000mol，即CH4、C2H2、H2、C2H4的平衡濃度分別是0.0840mol/L、0.0840mol/L、0.8240mol/L、0.0080mol/L，則反應的平衡常數(shù)K=；

③恒溫下反應相同時間時，n(氫氣)/n(乙烯)增大[相當于n(乙烯)不變、n(氫氣)增大]，起始少量氫氣活化催化劑，故稍增大氫氣的量能使乙炔產率增大；當原料中H2過量時反應③平衡逆向移動，使乙炔產率下降。乙炔產率隨n（氫氣）/n（乙烯）的變化關系如下。

（二）堿性（20%-30%的KOH溶液）乙炔―空氣燃料電池中，乙炔在電池負極失電子生成碳酸根，電極方程式是C2H2－10e－＋14OH－=2CO32－＋8H2O。