题目内容

【题目】环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:

1)已知:(g)= (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol 1

H2(g)+ I2(g)=2HI(g) ΔH2=11.0 kJ·mol 1

对于反应:(g)+ I2(g)=(g)+2HI(g) ΔH3=___________kJ·mol 1

2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应③,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为_________,该反应的平衡常数Kp=_________Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有__________(填标号)。

A.通入惰性气体 B.提高温度

C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度

3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是__________(填标号)。

AT1T2

Ba点的反应速率小于c点的反应速率

Ca点的正反应速率大于b点的逆反应速率

Db点时二聚体的浓度为0.45 mol·L1

4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2结构简式为),后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。

该电解池的阳极为____________,总反应为__________________。电解制备需要在无水条件下进行,原因为_________________________

【答案】89.3 40 3.56×104 BD CD Fe电极 Fe+2+H2↑(Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2↑) 水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2

【解析】

1)利用盖斯定律解题;

2)利用差量法计算转化率;三行式法计算平衡常数;根据平衡移动原理解释;

3)通过外界因素对速率的影响和平衡状态的形成分析ABC选项,D选项观察图象计算;

4)根据阳极:升失氧;阴极:降得还进行分析确定阴阳极;根据题干信息中Na元素的变化确定环戊二烯得电子数和还原产物,进而写出电极反应式;注意Na与水会反应,Fe2+在碱性条件下生成沉淀。

1)根据盖斯定律①-②,可得反应ΔH=89.3kJ/mol

答案:89.3

2)假设反应前碘单质与环戊烯均为nmol,平衡时环戊烯反应了xmol,根据题意可知;

g+I2g= g+2HIg 增加的物质的量

1mol 1mol 1mol 2mol 1mol

xmol 2n×20%

x=0.4nmol,转化率为0.4n/n×100%=40%

g + I2g= g+ 2HIg

P(初) 0.5×105 0.5×105 0 0

ΔP 0.5×105×40% 0.5×105×40% 0.5×105×40% 1×105×40%

P(平) 0.3×105 0.3×105 0.2×105 0.4×105

Kp==3.56×104

A.TV一定,通入惰性气体,由于对反应物和生成物浓度无影响,速率不变,平衡不移动,故A错误;

B.升高温度,平衡向吸热方向移动,环戊烯转化率升高,故B正确;

C.增加环戊烯的浓度平衡正向移动,但环戊烯转化率降低,故C错误;

D,增加I2的浓度,平衡正向移动,环戊烯转化率升高,故D正确;

答案:40%3.56×104BD

3A.温度越高化学反应速率越快,单位时间内反应物浓度减少越多,则T1<T2,故A错误;

B.温度越高化学反应速率越快,因此a点反应速率大于c点反应速率,故B错误;

C. a点、b点反应一直在正向进行,故v(正)>v()a点反应物浓度大于b点,故a点正反应速率大于b点,故C正确;

D.b点时环戊二烯浓度由1.5mol/L减小到0.6mol/L,减少了0.9mol/L,因此生成二聚体0.45mol/L,故D正确;

答案:CD

4)根据阳极升失氧可知Fe为阳极;根据题干信息Fe-2e-=Fe2+,电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气,同时与亚铁离子结合生成二茂铁,故电极反应式为Fe+2=+H2;电解必须在无水条件下进行,因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气,亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀;

答案:Fe电极;Fe+2=+H2Fe+2C5H6=FeC2H52+ H2);水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH-,进一步与Fe2+反应生成FeOH2

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②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192

根据上述实验结果判断,还原CoO(s)Co(s)的倾向是CO_________H2(填大于小于)。

2721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为_________(填标号)。

A.<0.25 B0.25 C0.25~0.50 D0.50 E.>0.50

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可知水煤气变换的ΔH________0(填大于”“等于小于),该历程中最大能垒(活化能)E=_________eV,写出该步骤的化学方程式_______________________

4Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中COH2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的PH2OPCO相等、PCO2PH2相等。

计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率(a)=___________kPa·min1467 ℃时PH2PCO随时间变化关系的曲线分别是______________________489 ℃时PH2PCO随时间变化关系的曲线分别是______________________

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