Question

13．乙烯是重要的化工原料，用乙烷脱氢制乙烯：
CH₃CH₃（g）$\stackrel{催化剂}{?}$CH₂═CH₂（g）+H₂（g）△H回答下列问题：
（1）已知键能数值如下：

化学键	C-H	C-C	C=C	H-H
键能（kJ．mol-1）	412	348	612	436

则△H=+124kJ．mol^-1；若乙烷、乙烯的燃烧热分别为1559.8kJ-mol^-l、1411kJ-mol^-l，则代表H₂燃烧热的热化学反应方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-272.8kJ．mol^-1．
（2）T℃下，在2L的恒容密闭容器中充入一定量的CH₃CH₃，各物质的浓度随时间变化如图：
①0-30s，v（H₂）=0.003mol/（L•s），反应的平衡常数K0.135mol/L．
②升高温度，平衡常数K增大（填“增大”“减小”“不变”），理由是该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K增大
③T℃下，若在2L的恒容密闭容器中充入的是0.6mol CH₃CH₃，则达平衡后CH₃CH₃转化率＜60%（填“＞”“＜”“=”），理由是T℃，在2L容器中充入0.3molCH₃CH₃的转化率为60%，若充入的是0.6molCH₃CH₃，即相当于在原0.3molCH₃CH₃的基础上再增加了0.3molCH₃CH₃，相当于增压，CH₃CH₃转化率降低．

Answer 1

分析 （1）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，反应热=吸收的总能量-放出的总能量；乙烷、乙烯的燃烧热分别为1559.8kJ-mol^-l、1411kJ-mol^-l，所以CH₃CH₃（g）+$\frac{7}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1559.8kJ•mol^-l，CH₂═CH₂（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1411kJ•mol^-l，根据盖斯定律求解；
（2）①v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$；根据三行式平衡时各物质的浓度，代入平衡常数表达式计算；
②由CH₃CH₃（g）$\stackrel{催化剂}{?}$CH₂═CH₂（g）+H₂（g）△H=+124 kJ．mol^-1，正反应是吸热反应，升高温度，平衡常数K增大；
③T℃下，若在2L的恒容密闭容器中充入的是0.6mol CH₃CH₃，相当于在原0.3 mol CH₃CH₃的基础上再增加了0.3 mol CH₃CH₃，相当于增压，CH₃CH₃转化率降低．

解答 解：（1）反应热=化学键断裂吸收的总能量-化学键形成放出的总能量，所以△H=6×412+348-4×412-612-436=+124，根据CH₃CH₃（g）+$\frac{7}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1559.8kJ•mol^-l～～①，CH₂═CH₂（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1411kJ•mol^-l～～②，CH₃CH₃（g）$\stackrel{催化剂}{?}$CH₂═CH₂（g）+H₂（g）△H=+124 kJ．mol^-1～～③，根据盖斯定律①-②-③得：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-272.8kJ．mol^-1，故答案为：+124 kJ．mol^-1；H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-272.8kJ．mol^-1；
（2）①CH₃CH₃?CH₂═CH₂（g）+H₂（g）
初起量：0.15      0         0
变化量：0.09    0.09      0.09     
平衡量：0.06     0.09      0.09
所以：v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.09}{30}$0.003mol/（ L•s），K=$\frac{0.09×0.09}{0.06}$=0.135 mol/L，故答案为：0.003mol/（ L•s），0.135 mol/L；
②由CH₃CH₃（g）$\stackrel{催化剂}{?}$CH₂═CH₂（g）+H₂（g）△H=+124 kJ．mol^-1，正反应是吸热反应，升高温度，平衡常数K增大，故答案为：增大；该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K增大；
③T℃下，若在2L的恒容密闭容器中充入的是0.6mol CH₃CH₃，相当于在原0.3 mol CH₃CH₃的基础上再增加了0.3 mol CH₃CH₃，相当于增压，CH₃CH₃转化率降低，故答案为：＜；T℃，在2L容器中充入0.3 mol CH₃CH₃的转化率为60%，若充入的是0.6 mol CH₃CH₃，即相当于在原0.3 mol CH₃CH₃的基础上再增加了0.3 mol CH₃CH₃，相当于增压，CH₃CH₃转化率降低．

点评 本题主要考查了热化学方程式的书写，盖斯定律的应用、化学反应速率的计算和化学平衡常数的相关计算，需要注意的有：物质的状态、反应热的数值与单位，反应热的数值与化学方程式前面的系数成正比，同时还考查了反应热的计算，题目难度不大，注意把握从键能的角度计算反应热的方法．