【題目】丙烯是重要的有機化工原料,丙烷脫氫制丙烯具有顯著的經(jīng)濟價值和社會意義。反應(yīng)原理如下:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) H1

(1)一定溫度下,向 10 L 恒容密閉容器中充入 2 mol C3H8 發(fā)生反應(yīng),經(jīng)過 10 min達(dá)到平衡狀態(tài),測得平衡時氣體壓強是開始的 1.75 倍。

0 ~ 10 min內(nèi)丙烯的生成速率υ(C3H6) =_________,C3H8 的平衡轉(zhuǎn)化率為__________。

②下列情況能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________。

A.氣體密度保持不變 B.[c(C3H6)·c(H2)]/c(C3H8)保持不變

C.H1 保持不變 D.C3H8 分解速率與 C3H6 消耗速率相等

(2)總壓強分別為 p1 p2 時,上述反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡,測得丙烷及丙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如下圖所示:

①壓強:p1_____(“>”“<”)p2

②為了提高反應(yīng)速率和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是_____

③若 p1 = 0.1 MPa,起始時充入一定量的丙烷發(fā)生反應(yīng),計算 Q 點對應(yīng)溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù) Kp =_____(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

④在 0.1 MPa、527℃條件下,向恒容密閉容器中通入丙烷和稀有氣體,發(fā)生丙烷脫氫反應(yīng),隨著的增加,丙烷脫氫轉(zhuǎn)化率逐漸增大。試解釋原因__________________________

(3)在實際生產(chǎn)中,還可能存在如下副反應(yīng):

C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g) H2 = +81.7 kJ/mol

C2H4(g)+H2(g)C2H6(g) H3

C3H8(g) +H2(g)CH4(g)+C2H6(g) H4 = -54.8 kJ/mol

則△H3=_____。

【答案】0.015mol·L-1·min-1 0.015mol/(L·min) 75% B D > 升高溫度 0.0125MPa 該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),隨著稀有氣體比例的增加,降低了反應(yīng)體系各氣體的分壓,相當(dāng)于減壓,從而促進(jìn)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,提高了丙烷脫氫的轉(zhuǎn)化率 -136.5 kJ/mol

【解析】

(1) ①根據(jù)方程式可知C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) 列出三段式,利用已知條件求出轉(zhuǎn)化量和平衡量, 根據(jù)υ=求反應(yīng)速率;根據(jù)轉(zhuǎn)化率=×100%,求轉(zhuǎn)化率;

②根據(jù)化學(xué)平衡特征判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài);

(2)①由圖可知,溫度一定時,p1時丙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)大于時p2由方程式可知,壓強越大,平衡逆向移動,丙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大,所以壓強:p1>p2;

②由圖可知,隨著溫度升高,丙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)降低,說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,反應(yīng)速率和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率都增大;

③根據(jù)方程式可知C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) 列出三段式,利用已知條件求出平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),進(jìn)一步求出分壓,再根據(jù)Kp =求出平衡常數(shù);

④由反應(yīng)方程式C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)可知,該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),隨著稀有氣體比例的增加,降低了反應(yīng)體系各氣體的分壓,相當(dāng)于減壓,從而促進(jìn)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,提高了丙烷脫氫的轉(zhuǎn)化率,

(3)將反應(yīng)編號,根據(jù)蓋斯定律,H3=H4-H2 =-54.8 kJ/mol-81.7 kJ/mol=-136.5 kJ/mol。

(1) 根據(jù)方程式可知
C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)

起始量(mol) 2 0 0

變化量(mol) x x x

平衡量 (mol) 2-x x x

根據(jù)阿伏加德羅定律:等溫等容條件下,氣體壓強之比等于物質(zhì)的量之比,則:

=1.75,解得:x=1.5,

0 ~ 10 min 內(nèi)丙烯的生成速率 υ(C3H6) == 0.015mol·L-1·min-1,

C3H8 的平衡轉(zhuǎn)化率為=×100%=75%,

A.氣體總質(zhì)量和容積不變,所以氣體密度始終保持不變,故其他密度保持不變不能說明達(dá)到平衡狀態(tài);

B.[c(C3H6)·c(H2)]/c(C3H8)即化學(xué)平衡常數(shù),若保持不變,則說明達(dá)到平衡狀態(tài);

C.該反應(yīng)的焓變是常量,焓變保持不變不能說明達(dá)到平衡狀態(tài);

D.C3H8 分解速率與 C3H6 消耗速率相等表示正逆反應(yīng)速率相等,則說明達(dá)到平衡狀態(tài);

故選BD

因此,本題正確答案為:0.015mol·L-1·min-1 0.015mol/(L·min) ;75% ;B D;

(2)①由圖可知,溫度一定時,p1時丙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)大于時p2由方程式可知,壓強越大平衡逆向移動,丙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大,所以壓強:p1>p2;

②由圖可知,隨著溫度升高,丙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)降低,說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,反應(yīng)速率和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率都增大;

③假設(shè)起始時丙烷的物質(zhì)的量為1mol,根據(jù)方程式可知
C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)

起始量(mol) 1 0 0

變化量(mol) y y y

平衡量 (mol) 1-y y y

Q丙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為50%,1-y=0.5(1+y),解得y=,C3H8(g)C3H6(g)、H2(g) 平衡時的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為:、、

Q 點對應(yīng)溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù) Kp ===0.0125MPa,

④由反應(yīng)方程式C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)可知,該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),隨著稀有氣體比例的增加,降低了反應(yīng)體系各氣體的分壓,相當(dāng)于減壓,從而促進(jìn)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,提高了丙烷脫氫的轉(zhuǎn)化率,

因此,本題正確答案為:> ;升高溫度0.0125MPa;該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),隨著稀有氣體比例的增加,降低了反應(yīng)體系各氣體的分壓,相當(dāng)于減壓,從而促進(jìn)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,提高了丙烷脫氫的轉(zhuǎn)化率;

(3)將反應(yīng)編號: C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g) H2 = +81.7 kJ/mol

C2H4(g)+H2(g)C2H6(g) H3

C3H8(g) +H2(g)CH4(g)+C2H6(g) H4 = -54.8 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律,④-②=③,則H3=H4-H2 =-54.8 kJ/mol-81.7 kJ/mol=-136.5 kJ/mol,

因此,本題正確答案為:-136.5 kJ/mol。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】液流式鉛蓄電池以可溶性的甲基磺酸鉛[(CH3SO3)2Pb]代替硫酸作為電解質(zhì)溶液,該電池充放電的總反應(yīng)為2Pb2++2H2O Pb+PbO2+4H+,下列說法正確的是( )

A.該電池放電時,兩極質(zhì)量均增加

B.放電時,正極的電極反應(yīng)式為PbO2+4H++2e- Pb2++2H2O

C.充電時,溶液中Pb2+向陽極移動

D.充電時,陽極周圍溶液的pH增大

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【題目】碳是形成單質(zhì)和化合物最多的元素。

(1)C原子的價電子軌道表達(dá)式為_____________.

(2)碳元素是組成有機物必不可少的元素。1828年,化學(xué)家維勒首次用加熱的方法將無機物氰酸銨[NH4(OCN)]轉(zhuǎn)化為有機物尿素,開啟了人造有機物的大門。氰酸銨中陽離子的立體構(gòu)型是_________,寫出與OCN-互為等電子體的兩種微粒的化學(xué)式__________.

(3)碳的有機物常作為金屬有機化合物的配體,如EDTA(乙二胺四乙酸)。EDTA與Ca2+形成的配離子如圖所示。該配離子的配位數(shù)是____________,配體中碳原子的雜化方式有____________.

(4)石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式堆積而成,如圖所示,圖中用實線標(biāo)出了石墨的一個六方晶胞。

    

①石墨中C原子上未參與雜化的所有p軌道相互平行且重疊,使p軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動而導(dǎo)電。六方氮化硼(BN)與石墨晶體結(jié)構(gòu)類似,硼原子和氮原子交替相連,而六方BN卻無法導(dǎo)電,其原因是__________________________.

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【題目】下列物質(zhì)中,能在氯氣中燃燒產(chǎn)生白色煙霧的是(

A.金屬鐵B.金屬鈉C.氫氣D.白磷

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【題目】常溫下,將 NaOH 溶液滴加到 HA 溶液中,測得混合溶液的 pH 的變化關(guān)系如下圖所示(已知: )。下列敘述錯誤的是( )

A. m 點:c(A-) = c(HA)

B. Ka(HA)的數(shù)量級為 10-4

C. 水的電離程度:m < r

D. r 點:c(H+) = c(A-)+c(OH-)c(Na+)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】草酸亞鐵晶體(FeC2O4·xH2O)為淡黃色粉末,不溶于水,可作照相顯影劑和制藥工業(yè),某化學(xué)興趣小組對其性質(zhì)進(jìn)行如下探究;卮鹣铝袉栴}:

Ⅰ.定性探究

選用下列試劑設(shè)計實驗方案,完成下表內(nèi)容。

試劑:酸性KMnO4 溶液、H2O2 溶液、KSCN 溶液

操作

現(xiàn)象

結(jié)論與解釋

(1)取少量草酸亞鐵晶體于試管中,加入2mL 水,振蕩后靜

有淡黃色沉淀,上層清液無色

___________________________

(2)繼續(xù)加入2mL稀硫酸,振蕩

固體溶解,溶液變?yōu)闇\綠色

草酸亞鐵溶于硫酸,硫酸酸性____草酸(強于”、“弱于等于”)

(3)向步驟(2)所得溶液中滴加幾滴K3[Fe(CN)6]溶液

___________

含有Fe2+

(4)________________________________

___________

H2C2O4 C2O42-具有還原性

Ⅱ.定量探究:滴定實驗測x 的值

(5)滴定前,下列操作的正確順序是c→ _________ →d(填字母序號)。

a.排盡滴定管尖嘴的氣泡并調(diào)整液面 b.盛裝0.1000 mol·L-1 的酸性KMnO4 溶液

c.查漏、清洗 d.初始讀數(shù)、記錄為0.50 mL

e.0.1000 mol·L-1 的酸性KMnO4 溶液潤洗

(6)稱取 m 克樣品,加入適量稀硫酸溶解,用步驟(5)準(zhǔn)備的標(biāo)準(zhǔn)KMnO4 溶液直接滴定,溶解時最適合的玻璃儀器是_______________ ,滴定反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是________________

(7)終點讀數(shù)為20.50mL。結(jié)合上述實驗數(shù)據(jù)求得x=____________(用含m 的代數(shù)式表示,FeC2O4 的相對分子質(zhì)量為144)。

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【題目】已知某化學(xué)反應(yīng)A2(g)+2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子結(jié)構(gòu)為B—A—B)的能量變化如圖所示,下列有關(guān)敘述中正確的是( )

A. 該反應(yīng)是放熱反應(yīng)

B. 該反應(yīng)的ΔH=-(E1-E2) kJ· mol-1

C. 該反應(yīng)中反應(yīng)物的鍵能總和大于生成物的鍵能總和

D. 由2 mol A(g)和4 mol B(g)形成4 mol A—B鍵吸收E2 kJ能量

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】如圖為元素周期表的一部分,請參照①-⑨在表中的位置,回答下列問題:(用元素符號或化學(xué)用語回答)

(1)由①②⑧三種元素形成的常見化合物的電子式為_____,其包含的化學(xué)鍵類型為_____(離子鍵、共價鍵”)。

(2)⑦和⑨能以原子個數(shù)1:2形成化合物,用電子式表示其形成過程______________。

(3)金屬性最強是____________。

(4)③的簡單氫化物的沸點比⑦的簡單氫化物的沸點___(”),理由_____________。

(5)元素⑥的單質(zhì)和④的最高價氧化物的水化物之間發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:____________

(6)在②的化合物中,紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體是___________(填寫化學(xué)式),請寫出該氣體與水反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________。

(7)⑦的最高價氧化物對應(yīng)水化物的濃溶液在加熱時與碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:_________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】關(guān)于溶液的酸堿性說法正確的是(

A.水電離的 cH+=1×1013 molL1一定呈堿性B.pH=7的溶液一定呈中性

C.cOH=cH+)的溶液一定呈中性D.不能使酚酞試液變紅的溶液一定呈酸性

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