2022年北京冬奧會首次采用氫能作為火炬燃料,體現(xiàn)綠色奧運理念。工業(yè)上利用天然氣制備氫氣,還能得到乙烯、乙炔等化工產(chǎn)品,有關(guān)反應(yīng)原理如下:有關(guān)反應(yīng)原理如下:
反應(yīng)1:2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH1
反應(yīng)2:2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g)ΔH2
請回答下列問題:
(1)已知幾種物質(zhì)的燃燒熱(ΔH)數(shù)據(jù)如下:
物質(zhì) | CH4 | C2H2 | C2H4 | H2 |
燃燒熱 | -890.3 | -1299.5 | -1411.0 | -285.8 |
C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=-1299.5kJ?mol-1
5
2
C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=-1299.5kJ?mol-1
。5
2
②上述反應(yīng)中,ΔH1-ΔH2=
+174.3
+174.3
kJ?mol-1。③已知反應(yīng)1的ΔS=+220.2J?mol-1?K-1,則下列所給溫度能使該反應(yīng)自發(fā)進行的是
D
D
(填標(biāo)號)。A.0℃
B.25℃
C.1250℃
D.2000℃
(2)在恒溫恒容密閉容器中充入適量CH4發(fā)生上述反應(yīng)1和反應(yīng)2。下列情況不能說明上述反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是
B
B
(填字母)。A.氣體總壓強不隨時間變化
B.氣體密度不隨時間變化
C.氣體平均摩爾質(zhì)量不隨時間變化
D.H2體積分?jǐn)?shù)不隨時間變化
(3)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)的速率方程為v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H2)?c3(H2)(k正、k逆為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),與溫度有關(guān))。其他條件相同,T1℃達到平衡時k正=1.5k逆,T2℃達到平衡時k正=3.0k逆。由此推知,T1
<
<
T2(填“>”“<”或“=”)。(4)一定溫度下,在總壓強保持恒定為121kPa時,向某密閉容器中充入CH4和N2組成的混合氣體(N2不參與反應(yīng)),測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與通入氣體中CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖所示。
①圖中隨著通入氣體中CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的增大,甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低的主要原因是
溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變,隨著反應(yīng)物甲烷體積分?jǐn)?shù)的增加,反應(yīng)體系總壓強增大,化學(xué)平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向移動,導(dǎo)致甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低
溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變,隨著反應(yīng)物甲烷體積分?jǐn)?shù)的增加,反應(yīng)體系總壓強增大,化學(xué)平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向移動,導(dǎo)致甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低
。②已知M點乙炔的選擇性為75%[乙炔的選擇性=
n
(
C
2
H
2
)
n
(
C
2
H
2
)
+
n
(
C
2
H
4
)
2.52
2.52
kPa(結(jié)果保留2位有效數(shù)字,Kp是以分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。【答案】C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=-1299.5kJ?mol-1;+174.3;D;B;<;溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變,隨著反應(yīng)物甲烷體積分?jǐn)?shù)的增加,反應(yīng)體系總壓強增大,化學(xué)平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向移動,導(dǎo)致甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低;2.52
5
2
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:16引用:1難度:0.4
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1.CO2的捕集與轉(zhuǎn)化是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
(1)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應(yīng)速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應(yīng)速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應(yīng)I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對相關(guān)量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應(yīng)選擇800℃的原因是
(3)在800℃時,=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應(yīng),初始壓強為P,一段時間達到平衡,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與剩余反應(yīng)物的物質(zhì)的量之和相等,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應(yīng):2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時,向2L的恒容反應(yīng)器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。實驗測得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時═k逆k正
(5)我國科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M是電源的
②陽極電極反應(yīng)式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算,也可以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).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( )
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個競爭反應(yīng)化學(xué)方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應(yīng),相同時間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉(zhuǎn)化率=×100%制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量原料總的轉(zhuǎn)化量
下列說法不正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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