题目内容
【题目】中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。
（1）现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X（分子式C2H4O，不含双键），该反应符合最理想的原子经济，则反应的化学方程式是___（有机物请写结构简式）。
（2）已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式___。
（3）在400℃时，向初始体积1L的恒压反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则：
①在该温度下，其平衡常数K=__。
②若向该容器通入高温水蒸气（不参加反应，高于400℃），C2H4的产率将__（选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”），理由是___。
③若容器体积固定，不同压强下可得变化如图，则压强的关系是___。
④实际制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)→C2H6(g)＋H2(g)。反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图。
在200℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是___。
【答案】2CH2=CH2+O2
2
2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) △H=+202kJ/mol 0.20（mol/L） 增大 该反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气相当于加热，同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡均右移，产率增大 p1＞p2 在200℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快
【解析】
(1)用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X（分子式C2H4O，不含双键），该反应符合最理想的原子经济，X为
；
(2)结合表格中数据，根据盖斯定律，将反应可由②×2-③-①×2得到甲烷制备乙烯的热化学方程式；
(3)①恒温恒容条件下气体的体积分数等于其物质的量分数，列“三段式”解答计算；
②该反应的正反应是吸热反应，若向该容器通入高温水蒸气（不参加反应，高于400℃），相当于升高温度平衡正向移动；恒压条件下通入水蒸气导致分压减小，平衡正向移动；
③增大压强平衡逆向移动，甲烷转化率降低；
④根据图像结合反应速率解答；
(1)现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X(分子式C2H4O，不含双键)，X为
，该反应符合最理想的原子经济，则反应的化学方程式为2CH2=CH2+O22；
(2)根据表格中数据有：①H2(g)+
O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJ/mol，②CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H2=-890.3kJ/mol，③C2H4(g)+3O2(g)→2CO2(g)+2H2O(l)△H3=-1411.0kJ/mol，甲烷制备乙烯的化学方程式为：2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)，根据盖斯定律，将②×2-③-①×2得到，2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)△H=2△H2-△H3-2△H1=+202kJ/mol；
(3)①400℃时，向1L的恒容反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%，设生成乙烯的物质的量为x，列“三段式”：
所以有
×100%=20.0%，解得：x=0.25，平衡后气体的体积=
×1L=1.25L，所以化学平衡常数为K=
=
=0.20；
②2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)△H=+202kJ/mol，反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气(不参加反应，高于400℃)相当于加热，平衡右移，产率增大；同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡右移，产率也增大，因此C2H4的产率将增大，故答案为：增大；该反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气相当于加热，同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡均右移，产率增大；
③若容器体积固定，2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)，反应为气体分子数增多的反应，温度相同时，压强增大不利于反应正向进行，CH4的平衡转化率降低，因此p1＞p2；
④根据图，200℃时，测出乙烷的量比乙烯多，是因为生成乙烷的反应速率较快。
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【题目】二氧化硫(SO2)是一种在空间地理、环境科学、地质勘探等领域受到广泛研究的一种气体。
Ⅰ.某研究小组设计了一套制备及检验SO2部分性质的装置，如图所示：
(1)仪器A的名称____________。
(2)装置乙的作用是为了观察生成SO2的速率，则装置乙中加入的试剂是____________。
(3)①实验前有同学提出质疑：该装置没有排空气，而空气中的O2氧化性强于SO2，因此装置丁中即使有浑浊现象也不能说明是SO2导致的。请你写出O2与Na2S溶液反应的化学反应方程式____________。
②为进一步检验装置丁产生浑浊现象的原因，进行新的实验探究。实验操作及现象见表：
序号 | 实验操作 | 实验现象 |
1 | 向10 mL 1 mol/L Na2S溶液中通O2 | 15 min后，溶液才出现浑浊 |
2 | 向10 mL 1 mol/L Na2S溶液中通SO2 | 溶液立即出现黄色浑浊 |
由实验现象可知：该实验条件下Na2S溶液出现浑浊现象是SO2导致的。你认为上表实验1反应较慢的原因可能是____________。
Ⅱ.铁矿石中硫元素的测定可以使用燃烧碘量法，其原理是以氮气为载体，以稀盐酸、淀粉和碘化钾的混合溶液为吸收液，用0.0010 mol·L-1KIO3标准溶液进行滴定。检测装置如图所示：
[查阅资料] ①实验进行5min样品中的S元素都可转化为SO2
②2IO3-+5SO2+4H2O=8H++5SO42-+I2
③I2+SO2+2H2O=2I-+SO42-+4H+
④IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O
(4)工业设定的滴定终点现象是____________。
(5)实验一：不放样品进行实验，5 min后测得消耗标准液体积为V1
实验二：加入1 g样品再进行实验，5 min后测得消耗标准液体积为V2
①比较数据发现V1远远小于V2，可忽略不计。则设置实验一的目的是___________。
②测得V2的体积如表：
序号 | 1 | 2 | 3 |
KIO3标准溶液体积/mL | 10.02 | 9.98 | 10.00 |
该份铁矿石样品中硫元素的质量百分含量为____________。
