题目内容

【题目】苯是一种重要的化工原料,可利用苯合成许多有机物。工业上以苯为原料合成环己烷,方法主要是H2还原法:用苯和氢气在高温下发生加成反应,合成环己烷,如图所示。

(1)在T℃、2L的密闭容器中反应5min时,消耗标准状况下的H23360mL,用苯表示该反应速率为____________________。

(2)为了提高该反应中苯的转化率,除了可以适当改变反应温度与压强外,还可以采取的措施是____________________。

(3)工业上可用乙炔合成苯:3CHCH(g)=C6H6(l) △H =-636kJ/mol,已知C2H2(g)的燃烧热为△H =-1300kJ/mol,请写出C6H6(l)燃烧热的热化学方程式:_______________________________ 。

上述反应若保持温度不变,在不同的压强下达到平衡,各成分的物质的量如下表所示:

起始(mol)

达平衡(mol)

装置编号

总压

C6H6(g)

H2(g)

C6H12(g)

C6H6(g)

H2(g)

C6H12(g)

①

10MPa

1

2.8

0

②

20MPa

1

2.8

0

(4)下列事实能够说明装置①中反应达平衡的是___________________(填序号)。

a.气体总压强保持不变

b.单位时间内,每消耗0.15molH2,同时消耗0.05mol环己烷蒸汽

c.苯蒸气的质量保持不变

d.气体的平均摩尔质量保持不变

(5)达平衡时,H:2的物质的量①_____②(填“>”“<”或“=”),理由是___________________。

(6) 环己烷燃烧可放出大量的热,所以工业上可用环己烷作高效燃料电池,请写出环己烷(C6H12)碱性燃料电池负极的电极反应式:_____________________________________________。

(7)列式计算装置①中反应的平衡常数Kp=______________________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

【答案】 0.005mol/(L·min) 增大H2的浓度(或液化抽离环己烷) C6H6⑴+O2(g) =6CO2(g)+3H2O⑴ ΔH=-3264kJ/mol bcd > 该反应正反应方向是一个气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,平衡时H2的物质的量减小 C6H12-36e-+48OH-=6CO32-+30H2O =0.012

【解析】(1)氢气的物质的量是3.36L÷22.4L/mol=0.15mol,因此消耗苯是0.05mol,浓度是0.025mol/L,则用苯表示该反应速率为0.025mol/L÷5min=0.005mol/(L·min);(2)正反应是体积减小的放热反应,为了提高该反应中苯的转化率,除了可以适当改变反应温度与压强外,还可以采取的措施是增大H2的浓度(或液化抽离环己烷)。(3)已知C2H2(g)的燃烧热为△H =-1300kJ/mol,则①C2H2(g)+5/2O2(g)→2CO2(g)+H2O(l) △H =-1300kJ/mol,又因为②3CHCH(g)→C6H6(l) △H =-636kJ/mol,则根据盖斯定律可知①×3-②即得到C6H6(l)燃烧热的热化学方程式为C6H6⑴+O2(g) =6CO2(g)+3H2O⑴ ΔH=-3264kJ/mol。(4)a.由于在恒压下进行,则气体总压强保持不变不能说明反应达到平衡状态,a错误;b.单位时间内,每消耗0.15molH2,同时消耗0.05mol环己烷蒸汽说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,b正确;c.苯蒸气的质量保持不变说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,c正确;d.气体质量不变,但混合气体的物质的量减小,所以气体的平均摩尔质量保持不变说明达到平衡状态,d正确;答案选bcd;(5)由于该反应正反应方向是一个气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,平衡时H2的物质的量减小,所以达平衡时,H2的物质的量①>②。(6)环己烷在负极通入,发生失去电子的氧化反应,由于电解质溶液显碱性,则负极反应式为C6H12-36e-+48OH-=6CO32-+30H2O。(7)根据方程式可知

C6H6(g)+3H2(g)→C6H12(g)

起始量(mol) 1 2.8 0

转化量(mol) 0.6 1.8 0.6

平衡量(mol) 0.4 1 0.6

则装置①中反应的平衡常数Kp==0.012。

练习册系列答案
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