【題目】乙烯是合成食品外包裝材料聚乙烯的單體,可以由丁烷裂解制備。裂解的副反應(yīng)為C4H10(g,正丁烷) CH4(g)+C3H6(g)
請回答下列問題
(1)化學(xué)上,將穩(wěn)定單質(zhì)的能量定為0,由元素的單質(zhì)化合成單一化合物時(shí)的反應(yīng)熱叫該化合物的生成熱,生成熱可表示該物質(zhì)相對能量。25℃、101kPa幾種有機(jī)物的生成熱如下表所示:
物質(zhì) | 甲烷 | 乙烷 | 乙烯 | 丙烯 | 正丁烷 | 異丁烷 |
生成熱/ kJ·mol-1 | -75 | -85 | 52 | 20 | -125 | -132 |
由正丁烷裂解生成乙烯的熱化學(xué)方程式為_______________________________。
(2)一定溫度下,在恒容密閉容器中投入一定量正丁烷發(fā)生反應(yīng)生成乙烯。
①下列情況能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________(填標(biāo)號)
A.氣體密度保持不變 B.c(C2H4)·c(C2H6)/c(C4H10)保持不變
C.反應(yīng)熱保持不變 D.正丁烷分解速率利乙烷消耗速率相等
②為了提高反應(yīng)速率和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,可采收的措施是______________________________。
(3)向密閉容器中充入正丁烷,在一定條件(濃度、催化劑及壓強(qiáng)等)下發(fā)生反應(yīng),測得乙烯產(chǎn)率與溫度關(guān)系如圖所示。溫度高于600℃時(shí),隨著溫度升高,乙烯產(chǎn)率降低,可能的原因是____________________________________________。
(4)在一定溫度下向10L恒容密閉容器中充入2mol正丁烷,反應(yīng)生成乙烯和乙烷,經(jīng)過10min達(dá)到平衡狀態(tài),測得平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)是原來的1.75倍。
①0~10min內(nèi)乙烷的生成速率v(C2H6)=__________ mol·L-1·min-1
②上述條件下,正丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率為______________,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為____________。 (5)丁烷一空氣燃料電池以熔融的K2CO3(其中不含O2-和HCO3-)為電解質(zhì),以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬材料為電極。該燃料電池的正極反應(yīng)式為26CO2+13O2+52e-=26CO32-,則負(fù)極反應(yīng)式為_______________________。
【答案】 C4H10(g,正丁烷) C2H4(g)+C2H6(g) △H =+92kJ·mol-1 BD 升高溫度 催化劑活性降低,副產(chǎn)物增多 0.015 75% 0.45 C4H10+13CO32--26e-=17CO2+5H2O
【解析】(1)反應(yīng)熱=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量=52-85+125=+92 kJ·mol-1,所以正丁烷裂解生成乙烯的熱化學(xué)方程式為C4H10(g,正丁烷) C2H4(g)+C2H6(g) △H =+92kJ·mol-1;正確答案:C4H10(g,正丁烷) C2H4(g)+C2H6(g) △H =+92kJ·mol-1。
(2)①反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變,在恒容密閉容器中,氣體的總體積不變,根據(jù)ρ=m/V可知,混合氣體的密度恒為定值,不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A錯(cuò)誤;K=c(C2H4)·c(C2H6)/c(C4H10),K不再發(fā)生變化,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B正確;反應(yīng)熱與反應(yīng)進(jìn)行的程度有關(guān),與反應(yīng)是否達(dá)平衡無關(guān),不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),C錯(cuò)誤;正丁烷分解速率與乙烷消耗速率相等時(shí),說明正逆反應(yīng)速率相等,能夠判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D正確;正確選項(xiàng)DB。
②為了提高反應(yīng)速率可以采用增大濃度、升高溫度、增大壓強(qiáng)、使用催化劑等;提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,使平衡右移,可以采用升高溫度,減少生成物濃度等,因此同時(shí)滿足上述要求是升高溫度;正確答案:升高溫度。
(3)正丁烷制備乙烯的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡右移,乙烯的轉(zhuǎn)化率增大,但是溫度高于600℃時(shí),隨著溫度升高,乙烯產(chǎn)率降低,可能是溫度過高,催化劑活性降低,副產(chǎn)物增多;正確答案:催化劑活性降低,副產(chǎn)物增多。
(4)①在一定溫度下向10L恒容密閉容器中充入2mol正丁烷,反應(yīng)生成乙烯和乙烷,經(jīng)過10min達(dá)到平衡狀態(tài),測得平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)是原來的1.75倍,平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量=2×1.75=3.5mol,設(shè)生成乙烯的量xmol,2-x+x+x=3.5,x=1.5 mol,生成的乙烯為1.5 mol,生成乙烷的量為1.5 mol;0~10min內(nèi)的生成乙烷速率v(C2H6)= 1.5/10÷10=0.015 mol·L-1·min-1;正確答案:0.015。
②根據(jù)以上分析可知:正丁烷的變化量1.5 mol,平衡轉(zhuǎn)化率為1.5/2×100%=75%;上述條件下,反應(yīng)達(dá)到平衡后,c(C4H10)=0.5/10=0.05 mol·L-1, c(C2H4)= c(C2H6)= 1.5/10=0.15 mol·L-1, 該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為=c(C2H4)×c(C2H6)/c(C4H10)=(0.15)2/0.05=0.45;正確答案:75%;0.45。
(5)丁烷一空氣燃料電池,在熔融K2CO3(其中不含O2-和HCO3-)為電解質(zhì)情況下,丁烷在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),極反應(yīng)為C4H10+13CO32--26e-=17CO2+5H2O;正確答案:C4H10+13CO32--26e-=17CO2+5H2O。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】汽車尾氣中NO產(chǎn)生的反應(yīng)為:N2(g)+O2(g)2NO(g),一定條件下,等物質(zhì)的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中反應(yīng),下圖曲線a表示該反應(yīng)在溫度T下N2的濃度隨時(shí)間的變化,曲線b表示該反應(yīng)在某一起始反應(yīng)條件改變時(shí)N2的濃度隨時(shí)間的變化。下列敘述正確的是:
A. 溫度T下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
B. 溫度T下,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,混合氣體的密度減小
C. 曲線b對應(yīng)的條件改變可能是加入了催化劑
D. 若曲線b對應(yīng)的條件改變是溫度,可判斷該反應(yīng)的△H<0
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是(NA表示阿伏伽德羅常數(shù))
A. 地下鋼鐵管道用導(dǎo)線連接錫塊可以減緩管道的腐蝕
B. 1molCl2溶于水后,溶液中Cl2、HClO、ClO-、Cl-四種粒子總數(shù)為2NA
C. 反應(yīng)TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)△H>0能自發(fā)進(jìn)行,其原因是△S>0
D. 常溫下Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-2,則pH=10含Mg2+的溶液中,c(Mg2+)<5.6×10-8mol/L
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖為2016年9月8日杭州G20煙火晚會時(shí)的焰火,火樹銀花映紅了西湖,驚艷世界。其中五彩繽紛的焰火與元素的焰色反應(yīng)有關(guān),人們在煙花中有意識的加入特定金屬元素,使焰火更加絢麗多彩。下列說法正確的是
A. 非金屬單質(zhì)燃燒時(shí)火焰均為無色
B. NaCl和Na2CO3灼燒時(shí)火焰顏色相同
C. 焰色反應(yīng)均應(yīng)透過藍(lán)色鈷玻璃觀察
D. 只有金屬單質(zhì)灼燒時(shí)火焰才有顏色
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】欲配制1.00mol/L的NaCl溶液1000mL,需要使用的儀器和藥品是( )
A.500mL容量瓶,58.5gNaClB.1000mL容量瓶,58.5gNaCl
C.500mL容量瓶,117gNaClD.1000mL容量瓶,117 gNaCl
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某學(xué)生對Na2SO3與AgNO3在不同pH下的反應(yīng)進(jìn)行探究,過程如下:
(1)調(diào)節(jié)pH,實(shí)驗(yàn)記錄如下:
實(shí)驗(yàn) | pH | 現(xiàn)象 |
a | 10 | 產(chǎn)生白色沉淀,稍后溶解,溶液澄清 |
b | 6 | 產(chǎn)生白色沉淀,一段時(shí)間后,沉淀未溶解 |
c | 2 | 產(chǎn)生大量白色沉淀,一段時(shí)間后,產(chǎn)生海綿狀棕黑色物質(zhì)X |
查閱資料得知:
I.Ag2SO3:白色,難溶于水,溶于過量Na2SO3的溶液
II.Ag2O:棕黑色,不溶于水,能和酸反應(yīng)
①推測a中白色沉淀為Ag2SO3,離子方程式是____________________________。
②推測a中白色沉淀為Ag2SO4,推測的依據(jù)是_________________________________。
(2)取b、c中白色沉淀,置于Na2SO3溶液中,沉淀溶解。該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了白色沉淀不是Ag2SO4,實(shí)驗(yàn)方法是:另取Ag2SO4固體置于_________溶液中,未溶解。
(3)將X從溶液中濾出、洗凈,為確認(rèn)其組成,實(shí)驗(yàn)如下:
I.向X中滴加稀鹽酸,無明顯變化
II.向X中加入過量濃HNO3,產(chǎn)生紅棕色氣體
III.用Ba(NO3)2溶液、BaCl2溶液檢驗(yàn)II中反應(yīng)后的溶液,前者無變化,后者產(chǎn)生白色沉淀
①實(shí)驗(yàn)I的目的是_________________________。
②根據(jù)上述現(xiàn)象,分析X的性質(zhì)和元素組成是__________________________。
③II中反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________。
(4)該同學(xué)綜合以上實(shí)驗(yàn),分析產(chǎn)生X的原因,認(rèn)為隨著酸性的增強(qiáng),SO32-還原性增強(qiáng),并通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了這種可能性,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示:
①氣體Y是__________________。
②白色沉淀轉(zhuǎn)化為X的化學(xué)方程式是__________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是
A. 物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化都伴隨著能量變化 B. 任何反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化
C. 伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學(xué)變化 D. 放熱反應(yīng)發(fā)生時(shí)不必加熱
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在密閉容器中,一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),△H=-373.2kJ·mol-1,達(dá)到平衡后,為提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的正確措施是( 。
A. 加催化劑同時(shí)升高溫度 B. 加催化劑同時(shí)增大壓強(qiáng)
C. 升高溫度同時(shí)充入N2 D. 降低溫度同時(shí)增大壓強(qiáng)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】用鉑作電極電解一定濃度的下列物質(zhì)的水溶液,電解結(jié)束后,向剩余電解液中加適量水,能使溶液和電解前相同的是
A. CuSO4 B. H2SO4 C. CuCl2 D. NaCl
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