题目内容

15．丁烯是仅次于乙烯和丙烯的重要石油化工基本原料，目前已开发出丁烷脱氢制丁烯，Pt-Sn分子筛脱氢催化剂（催化剂L-78）是该过程常用的催化剂．
其反应原理为（反应Ⅰ）：C4H10（g）?C4H8（g）（丁烯）+H2（g）△H1
副反应为（反应Ⅱ）：C4H10（g）?C4H6（g）（丁二烯）+2H2（g）△H2
已知C4H10（g）、C4H8（g）、H2（g）的标准燃烧热（△H）为a kJ•mol-1、b kJ•mol-1、c kJ•mol-1，a＜b＜c＜0，且a＞b+c．
（1）△H1=（a-b-c）KJ/mol；反应Ⅰ能自发进行的条件是高温．（填“高温”、“低温”或“任意温度”）
（2）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（Pa）代替物质的量浓度（cB）也可表示平衡常数（记作Kp），则反应Ⅱ的Kp$\frac{{P}^{2}（{H}_{2}）•P（{C}_{4}{H}_{6}）}{P（{C}_{4}{H}_{10}）}$；已知△H1＜△H2，则随着温度升高，反应C4H8（g）（丁烯）?C4H6（g）（丁二烯）+H2（g）的平衡常数增大（填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）在某恒温恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，则下列不能判断两反应已同时达到平衡的是（　　）
A．密闭容器中混合气体的密度不变
B．容器中$\frac{n（{H}_{2}）}{n（{C}_{4}{H}_{10}）}$不再变化
C．容器中丁二烯的浓度不再变化
D．容器中C4H8（g）体积分数不变．

分析 （1）写出C4H10（g）、C4H8（g）、H2（g）的标准燃烧热的热化学方程式，再利用盖斯定求算△H1；△H-T△S＜0的反应能够自发进行；
（2）据化学平衡常数表达式，代入Pa可得；反应Ⅱ-反应Ⅰ可得反应C4H8（g）（丁烯）?C4H6（g）（丁二烯）+H2（g），其△H=△H2-△H1，已知△H1＜△H2，所以△H＞0，反应吸热，据此分析；
（3）反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分浓度保持不变，据此分析．

解答 解：（1）已知①C4H10（g）+6.5O2（g）=4CO2（g）+5H2O（l）△H=akJ/mol，②C4H8（g）+6O2（g）=4CO2（g）+4H2O（l）△H=bkJ/mol，③H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）△H=ckJ/mol．据盖斯定律①-②-③得：C4H10（g）?C4H8（g）（丁烯）+H2（g）△H1=（a-b-c）KJ/mol；反应Ⅰ能自发进行，说明其△H-T△S＜0，该反应的△s＞0，a＜b＜c＜0，且a＞b+c，说明△H1＞0，改反应在高温下能够自发进行，故答案为：（a-b-c）KJ/mol；高温；
（2）据化学平衡常数表达式，代入Pa后Kp=$\frac{{P}^{2}（{H}_{2}）•P（{C}_{4}{H}_{6}）}{P（{C}_{4}{H}_{10}）}$，反应Ⅱ-反应Ⅰ可得反应C4H8（g）（丁烯）?C4H6（g）（丁二烯）+H2（g），其△H=△H2-△H1，已知△H1＜△H2，所以△H＞0，反应吸热，升温平衡正向移动，平衡常数增大，故答案为：$\frac{{P}^{2}（{H}_{2}）•P（{C}_{4}{H}_{6}）}{P（{C}_{4}{H}_{10}）}$；增大；
（3）A、恒温恒容密闭容器说明容器体积不变，混合气体质量守恒，所以密度始终不变，密度不变不能说明反应达到平衡状态，故A选；
B、容器中$\frac{n（{H}_{2}）}{n（{C}_{4}{H}_{10}）}$不再变化，说明各组分浓度不变，反应达到平衡状态，故B不选；
C、容器中丁二烯的浓度不再变化，说明各组分浓度都不变，反应达到平衡状态，故C不选；
D、容器中C4H8（g）体积分数不变，说明各组分浓度不变，反应达到平衡状态，故D不选；
故答案为：A．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、反应自发进行的条件、平衡状态的判断，题目难度不大．

练习册系列答案
相关题目
5．某新型液晶有机物基元IV的合成线路如下：

（1）Ⅰ的分子式C7H6O3，Ⅰ中含氧官能团的名称酚羟基和羧基，反应①的类型为取代反应反应．
（2）CH2=CHCH2Br与NaOH水溶液反应的化学方程式（注明条件）：CH2=CHCH2Br+NaOH$\stackrel{△}{→}$CH2=CHCH2OH+NaBr．
（3）Ⅱ可发生加聚反应，所得产物的结构简式．
（4）有关化合物Ⅰ和Ⅱ的说法中，不正确的是A．
A．1molⅠ充分燃烧需要消耗6mol O2        
B．1molⅠ最多可消耗2mol NaOH
C．Ⅱ能使溴的CCl4溶液褪色               
D．Ⅱ能使酸性KMnO4溶液褪色
（5）一定条件下， 也可与Ⅲ发生类似反应③的反应，生成有机物V，V的结构简式是．
（6）化合物I的同分异构体中，苯环上一溴代产物只有两种，遇FeCl3溶液显紫色，还能发生银镜反应的化合物有多种，写出其中一种同分异构体的结构简式（任写一种）．
6．把一块镁铝合金投入到1mol/L酸中，待合金完全溶解后，再往溶液里加入1mol/L NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液的体积变化的关系如图所示，下列说法中错误的是（　　）
A．盐酸的体积为80mlB．a的取值范围为0≤a＜50
C．n（Mg2+）＜0.025molD．当a值为30时，b值为0.01
3．X、Y、Z、W四种物质之间有如图所示的转化关系（部分物质未写全），且已知反应热之间的关系符合等式：△H=△H1+△H2，符合上述要求的X、Y可能是（　　）
①S、SO2　②AlCl3、Al（OH）3　③H2S、S  ④Fe、FeCl2．
A．①②③B．②③C．②④D．①③④
10．25℃时在五份蒸馏水中分别加入适量的下列物质，所得实验结果如表所示：加入物质后水的电离程度由大到小排列顺序正确的是（　　）
加入物质HCl（aq）FeCl3NaOHHCOONaC2H5OH
溶液的pH341011未确定
水的电离程度 α1α2  α3 α4 α5
A．α3＞α1＞α5＞α2＞α4B．α4＞α2＞α5＞α1＞α3C．α4＞α2＞α5＞α3＞α1D．α1＞α3＞α5＞α2＞α4
20．工业上煅烧黄铜矿（CuFeS2）冶炼铜并得到碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]等其他重要化合物，主要流程如下（部分反应物和产物未标出）：

已知4CuFeS2+11O2$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$4Cu+2Fe2O3+8SO2
（1）溶液B是H2SO4；X是Fe．
（2）某同学取溶液C滴入KSCN溶液，溶液不变红，说明溶液C中不含Fe3+，其原因是氧化铁溶解后的铁盐溶液具有氧化性，能氧化铜，生成的铁离子全部被铜还原为亚铁离子，Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，（用简单的文字和离子方程式说明）：再向该溶液中滴入H2O2溶液，溶液变红色．则滴入H2O2溶液发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（3）在溶液D与NaNO2的反应中，常采用同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作氧化剂，如参加反应的O2有11.2L（标况），则相当于节约NaNO2物质的量为2mol．
（4）该法得到的金属铜中常含有金、银、铁、镍等金属杂质，常用电解精炼的方法得到纯铜，请在右边框内画出其原理装置示意图．

（5）[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，它溶于水后产生的Fe（OH）2+ 离子，可部分水解生成Fe2（OH）42+聚合离子．该水解反应的离子方程式为2[Fe（OH）]2++2H2O?[Fe2（OH）4]2++2H+．
1．根据如图所示实验回答下列问题：
（1）试管A中发生反应的化学方程式是Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O；
棉团的作用：吸收二氧化硫，防止污染空气；
（2）试管B中的实验现象是：品红溶液褪色；若将该试管中反应后的溶液加热，可以观察到试管B中的实验现象是无色变红色．
（3）实验用可抽动铜丝代替铜片的原因是抽动铜丝，以随时中止反应．
（4）实验时为了防止倒吸和检查是否发生堵塞，常将D装置接入A与B之间，请写出当C试管发生堵塞时时瓶D中的现象D中水面会下降，玻璃管中的水柱会上升，甚至溢出．
18．浓硫酸在高中化学实验中有着很重要的作用
（1）铜与浓硫酸反应实验时，发现试管底部有白色固体并夹杂有少量黑色固体．倒去试管中的浓硫酸，将剩余固体（含少量浓硫酸）倒入盛有少量水的烧杯中，发现所得溶液为蓝色，黑色固体未溶解．过滤、洗涤后，向黑色固体中加入过量浓硝酸，黑色固体溶解，溶液呈蓝色，所得溶液加BaCl2溶液后有白色沉淀生成．则黑色固体中含有Cu、S元素．
（2）实验室利用浓硫酸分别与氯化钠固体和碘化钾固体加热反应制取所需物质，分析这两个反应中浓硫酸作用的异同点：相同点均为难挥发性的酸，不同点后者还有强氧化性．
（3）探究浓硫酸的吸水性．某同学把98%的硫酸10mL和63.3%的硫酸（用10mL 98%的硫酸与10mL水配成）约20mL分别放入两个相同的大表面皿中，根据室温环境下实验的数据绘成的曲线如图．由右图曲线你能得到的实验结论有哪些？（写两点）98%硫酸和63.3%硫酸都具有吸水性、98%硫酸吸水能力比63.3%硫酸强．
（4）浓硫酸与蔗糖反应的演示实验装置修改如图 2：实验时在大试管中先放入2g细小颗粒的蔗糖，滴加2-3滴碳酸钠浓溶液，再加入1.5mL 98%的浓硫酸，迅速塞紧带干燥管的单孔橡皮塞．可以看到，蔗糖迅速变黑，体积急剧膨胀，形成多孔海绵状固体物质--“黑面包”．分析实验效果更加明显的原因：碳酸钠与浓硫酸反应及浓硫酸遇水均是放热过程，使体系温度升高，同时浓硫酸与碳酸钠反应产生二氧化碳使脱水后生成的炭更加疏松多孔．
（5）用浓硫酸吸收SO3可得发烟硫酸（H2SO4•SO3）．某化工厂用1.5m3 98.3%的浓硫酸（密度为1.84g/mL）吸收SO3形成发烟硫酸，再与水混合，可得到95%的硫酸（密度为1.79g/mL）3.49m3（保留2位小数）．
（6）在100mL 18mol•L-1的浓硫酸中加入过量的铜片，加热使之充分反应，产生的气体在标准状况下的体积可能是AB（填写代号）；A.7.32LB.6.72LC.20.16LD.30.24L．
19．下列表达方式错误的是（　　）
A．氢有三种核素：H、D、TB．S2-的结构示意图：
C．乙烯的结构简式：CH2CH2D．CO2分子的结构式：O=C=O

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