【題目】以天然氣代替石油生產(chǎn)液體燃料和基礎(chǔ)化學(xué)品是當(dāng)前化學(xué)研究和發(fā)展的重點。

(1)我國科學(xué)家創(chuàng)造性地構(gòu)建了硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑,成功實現(xiàn)了甲烷一步高效生產(chǎn)乙烯、芳香烴Y和芳香烴Z等重要化工原料,實現(xiàn)了CO2的零排放,碳原子利用率達100%。已知Y、Z的相對分子質(zhì)量分別為78、128,其一氯代物分別有1種和2種。

有關(guān)化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表中所示:

化學(xué)鍵

H-H

C=C

C-C

C≡C

C-H

E(kJ/mol)

436

615

347.7

812

413.4

寫出甲烷一步生成乙烯的熱化學(xué)方程式:_________________________,反應(yīng)中硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑的作用是________________________;

已知:原子利用率=期望產(chǎn)物總質(zhì)量/反應(yīng)物總質(zhì)量×100%,則甲烷生成芳香烴Y的原子利用率為___________;

生成1 mol Z產(chǎn)生的H2約合標準狀況下________L。

(2)如圖為乙烯氣相直接水合法制備乙醇過程中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系[其中n(H2O)n(C2H4)=11]。

若p2=8.0 MPa,列式計算A點的平衡常數(shù)Kp=____________(用平衡分壓代替平衡濃度計算;分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù);結(jié)果保留到小數(shù)點后兩位);

該反應(yīng)為__________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng),圖中壓強(p1、p2、p3、p4)的大小關(guān)系為____________,理由是________________;

氣相直接水合法常采用的工藝條件:磷酸/硅藻土為催化劑,反應(yīng)溫度為290,壓強為6.9 MPa,n(H2O)n(C2H4)=0.61。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%,若要進一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強外,還可以采取的措施有______________(任寫兩條)。

【答案】(1)2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH=+166.6 kJ/mol 降低反應(yīng)活化能,加快反應(yīng)速率 81.25% 179.2

(2)0.07 放熱 p1<p2<p3<p4 該反應(yīng)為反應(yīng)后氣體體積減小的反應(yīng),溫度不變時,增大壓強乙烯的轉(zhuǎn)化率增大 將產(chǎn)物乙醇液化移去,或增大水與乙烯的比例

【解析】甲烷一步生產(chǎn)乙烯、芳烴Y和Z,反應(yīng)過程本身實現(xiàn)了CO2的零排放,即碳原子守恒,Y、Z的相對分子質(zhì)量分別為78、128,其一氯代物分別有1種和2種,則Y為苯,Z為(CH3)3CCH2C(CH3)3

甲烷一步生成CH2=CH2,斷裂碳氫鍵,形成碳碳雙鍵,根據(jù)題中化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)可知該反應(yīng)的反應(yīng)熱H=(8×413.44×413.46152×436)kJ/mol=+166.6 kJ/mol,所以熱化學(xué)方程式為2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g) H=+166.6 kJ/mol,硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能,加快反應(yīng)的速率;甲烷生成苯的反應(yīng)方程式為6CH4+9H2,所以原子利用率為×100%=81.25%;由甲烷生成1 mol (CH3)3CCH2C(CH3)3,根據(jù)原子守恒,參加反應(yīng)的甲烷為9 mol,同時生成氫氣的物質(zhì)的量為=8 mol,體積為8 mol×22.4 L/mol=179.2 L。

(2)C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)

開始:1 1 0

轉(zhuǎn)化:0.2 0.2 0.2

平衡:0.8 0.8 0.2

乙醇占=,乙烯和水各占=,則乙醇的分壓為8.0 MPa×,A點的平衡常數(shù)。

在恒壓條件下,溫度升高,乙烯的轉(zhuǎn)化率降低,則平衡逆向移動,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),在相同溫度下由于乙烯轉(zhuǎn)化率為p1<p2<p3<p4,由C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),所以增大壓強,平衡正向移動,乙烯的轉(zhuǎn)化率提高,因此壓強關(guān)系是p1<p2<p3<p4。

若要進一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強外,還可以改變物質(zhì)的濃度,如從平衡體系中將產(chǎn)物乙醇分離出來,或增大水蒸氣的濃度,改變二者物質(zhì)的量的比等。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列過程中能觀察到明顯現(xiàn)象的是(  )

A. 在稀鹽酸中滴加NaOH溶液

B. AlCl3溶液中滴加NaOH溶液

C. NaHCO3溶液中滴加NaCl溶液

D. FeCl2溶液中滴加少量H2O2,再滴加KSCN溶液

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】有機物丙是一種香料,其合成路線如圖。

已知

乙與苯甲醇()互為同系物,丙分子中只有兩個甲基。

(1)A的分子式是,分子中有支鏈,則A的結(jié)構(gòu)簡式是__________________;

(2)C和新制懸濁液反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________

(3)D能發(fā)生銀鏡反應(yīng),分子式為。反應(yīng),最多消耗_________ ;

(4)甲和乙反應(yīng)生成丙的化學(xué)方程式是________________________;

(5)乙的同分異構(gòu)體中,顯弱酸性且苯環(huán)上有2個取代基的共有_________種。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】KAl(SO4)2、Al2O3Fe2O3組成的混合物A,在一定條件下可實現(xiàn)下圖所示的物質(zhì)之間的變化[說明:KAl(SO4)2可完全電離生成K+、Al3+、SO42-]:

據(jù)此回答下列問題:

(1)根據(jù)上述框圖反應(yīng)關(guān)系,寫出下列B、D所含物質(zhì)的化學(xué)式固體B______________;沉淀D _________________

(2)I中分離溶液和沉淀的操作是________________。

(3)寫出②的離子方程式_____________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點,有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為:4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。己知:電池的 “理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是( )

A. 采用多孔電極的目的是提髙電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴散至電極表面

B. 比較Mg、Al、Zn三種金屬一空氣電池,Al -空氣電池的理論比能量最高

C. M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-=4M(OH)n

D. 在M-空氣電池中,為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】Ⅰ.鉛的冶煉有很多種方法。

(1)瓦紐科夫法熔煉鉛,其相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:

①2PbS(s)+3O2(g)=2PbO(s)+2SO2(g) △H1= a kJmol-1

②PbS(s)+2PbO(s)=3Pb(s)+SO2(g) △H2= b kJmol-1

③PbS(s)+PbSO4(s)=2Pb(s)+2SO2(g) △H3=c kJmol-1

反應(yīng) 3PbS(s)+6O2(g)=3PbSO4(s) △H=___________kJmol-1 (用含 a、b、c 的代數(shù)式表示)。

(2)還原法煉鉛,包含反應(yīng)PbO(s)+CO(g)Pb(s)+CO2(g) △H,該反應(yīng)的平衡常數(shù)的對數(shù)值與溫度的關(guān)系如下表

溫度/℃

300

727

1227

1gK

6.17

2.87

1.24

①該反應(yīng)的△H__________0(選填“ >”、“< ”或“=”)。

②當(dāng)1gK=1,在恒容密閉容器中放入足量的PbO并通入CO,達平衡時,混合氣體中CO的體積分數(shù)為_______________(保留兩位有效數(shù)字);若平衡后再向容器中充入一定量的CO氣體,平衡向_______________(填“正向”、“逆向”或“不”)移動,再次達到平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率_______________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Ⅱ.PbI2可用于人工降雨,可用滴定方法測出PbI2的Ksp。

(3)取一定量的PbI2固體,用蒸餾水配制成飽和溶液,準確移取25.00mL PbI2飽和溶液分次加入陽離子交換樹脂RH+(發(fā)生:2RH++PbI2=R2Pb2++2H++2I-),用錐形瓶接收流出液,最后用蒸餾水淋洗樹脂至流出液呈中性,將洗滌液一并轉(zhuǎn)入錐形瓶中(如圖)。加入酚酞指示劑,用0.0025mol·L-1NaOH溶液滴定,當(dāng)達到滴定終點時,用去氫氧化鈉溶液20.00mL。確定到滴定終點時錐形瓶中現(xiàn)象為___________________,計算PbI2的Ksp_______________ 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】霧霾由多種污染物形成,其中包含顆粒物(包括PM2.5在內(nèi))、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等;瘜W(xué)在解決霧霾污染中有著重要的作用。

(1)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=196.6 kJ·mol1

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=113.0 kJ·mol1

則反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)ΔH= kJ·mol1。

一定條件下,將NO2與SO2以體積比12置于恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的有 。

A.體系密度保持不變

B.混合氣體顏色保持不變

C.SO3和NO的體積比保持不變

D.每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2

測得上述反應(yīng)平衡時NO2與SO2體積比為15,則平衡常數(shù)K= 。

(2)CO可用于合成甲醇,反應(yīng)方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖所示。實際生產(chǎn)條件控制在250、1.3×104kPa左右,選擇此壓強的理由是 。

(3)如圖是一種用NH3脫除煙氣中NO的原理。

該脫硝原理中,NO最終轉(zhuǎn)化為H2O和 (填化學(xué)式)。

當(dāng)消耗1 mol NH3和0.5 mol O2時,除去的NO在標準狀況下的體積為 L。

(4)NO直接催化分解(生成N2和O2)也是一種脫硝途徑。在不同條件下,NO的分解產(chǎn)物不同。在高壓下,NO在40下分解生成兩種化合物,體系中各組分物質(zhì)的量隨時間變化曲線如圖所示,寫出NO分解的化學(xué)方程式 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某科研小組用鎳觸媒廢料(主要成分為Ni-Al合金,混有少量Fe、Cu、Zn、Pb及有機物) 制備NiO并回收金屬資源的流程如下所示:

已知:相關(guān)數(shù)據(jù)如表1和表2所示

表1部分難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)(25℃)

物質(zhì)

Ksp

物質(zhì)

Ksp

Fe(OH)3

4.0×10-38

CuS

6.3×10-34

Fe(OH)2

1.8×10-16

ZnS

1.6×10-24

Al(OH)3

1.0×10-33

PbS

8.0×10-28

Ni(OH)2

2.0×10-15

NiS

3.2×10-18

表2 原料價格表

物質(zhì)

價格/(元噸-1

漂液(含25.2%NaClO)

450

雙氧水(含30%H2O2

2400

燒堿(含98%NaOH)

2100

純堿(含99.5%Na2CO3

600

請回答下列問題:

(1)“焙燒”的目的是________________________________

(2)“試劑a”的名稱為__________________;選擇該試劑的理由是________________________

(3)“氧化”時反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________。

(4)欲使溶液中Fe3+和A13+的濃度均小于等于1.0×10-6 mol L-1,需“調(diào)節(jié)pH”至少為_______________。

(5)“加水煮沸”時,反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________

(6)整個流程中,可回收的金屬化合物為____________________________________(填化學(xué)式)。

(7)氫鎳電池是一種應(yīng)用廣泛的二次電池,放電時,該電池的總反應(yīng)為NiOOH+MH==Ni(OH)2+M,當(dāng)導(dǎo)線中流過2 mol電子時,理論上負極質(zhì)量減少__________g。充電時的陽極反應(yīng)式為_______________________________________________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于元素周期表的說法正確的是( )

A. 元素周期表有7個周期,8個主族 B. 元素周期表有18個縱行,共16個族

C. 短周期元素中可能有副族元素 D. 元素周期表中的過渡元素就是副族元素

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