题目内容
【题目】丙烷、乙烯等有机物在工业上有广泛的应用,回答下列问题:
(1)已知:①C3H8(g)+5O2(g)= 3CO2(g)+4H2O(l) △H1
②C(石墨,s)+O2(g)= CO2(g) △H2
③2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) △H3
写出丙烷气体(C3H8)分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式:___。
(2)煤制乙烯包括合成气制备、合成气制甲醇、甲醇分解三步,则:
①生产合成气的反应:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在高温下能自发进行,则该反应的___(填选项)。
a.△H>0 △S>0 b.△H>0 △S<0
c.△H<0 △S>0 d.△H>0 △S<0
②用合成气制备甲醇的反应为:CO(g)+ 2H2(g)
CH3OH(g)(不发生其他反应)。四个容器中起始时压强、容积均相同,维持恒温,控制条件如下表;
编号 | 条件控制 | CO(g)/moL | H2(g)/moL | CH3OH(g)/moL |
A | 维持恒容 | 0.2 | 0.4 | 0 |
B | 维持恒容 | 0.1 | 0.2 | 0.1 |
C | 维持恒容 | 0.4 | 0.8 | 0 |
D | 维持恒压 | 0.4 | 0.8 | 0 |
达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的关系是___(用字母表示)。
(3)在两个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H/span>2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+ 6H2(g)
C2H4(g)+ 4H2O(g)△H。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。
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①此反应的平衡常数表达式K=___,P点对应温度下,K的值为___。
②该反应的△H___0(填“>”“<”或“=”),判断的理由是___。
③氢碳比:X___2.0(填“>”“<”或“=”)。
④在氢碳比为2.0时,Q点v(逆)___P点的v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
【答案】C3H8(g)=3C(石墨,s)+ 4H2(g) △H=△H1-3△H2-2△H3 a D>C>A=B
64 < 其它条件不变时,升高温度,CO2转化率减小,化学平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即△H<0 > <
【解析】
(1)、根据①C3H8(g)+5O2(g)= 3CO2(g)+4H2O(l) △H1
②C(石墨,s)+O2(g)= CO2(g) △H2
③2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) △H3
根据盖斯定律可知丙烷气体 (C3H8)分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式为:C3H8(g)=3C(石墨,s)+ 4H2(g) △H=△H1-3△H2-2△H3,故答案为C3H8(g)=3C(石墨,s)+ 4H2(g) △H=△H1-3△H2-2△H3 ;
(2)、①由反应可知,△S>0,要使反应能自发进行,即△G=△H-T△S<0,而该反应需要在高温才能自发进行,所以△H>0,故选a;
②A. B极限转化后起始量相同,C的投入量为A的2倍,D、 C相比,D中恒压,反应进行时物质的减小、体积减小,D相当于加压,平衡正向进行的程度比C大,平衡正向进行的程度越大,甲醇的体积分数越大,则到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数的关系是D> C>A=B,
故答案为: D> C> A=B;
(3)、①2CO2(g)+ 6H2(g)
C2H4(g)+ 4H2O(g),所以平衡常数K=
,
由图可知,P点平衡时二氧化碳转化率为0.5,氢碳比=2,设起始时氢气为2mol/L、二氧化碳为1mol/L,则二氧化碳浓度变化量为0.5mol/L,则
2CO2(g)+ 6H2(g)
C2H4(g)+ 4H2O(g)
起始浓度(mol/L): 1 2 0 0
变化浓度(mol/L): 0.5 1.5 0.25 1
平衡浓度(mol/L): 0.5 0.5 0.25 1
代入平衡常数表达式K=
= 64,
故答案为:
,64;
②、由图可知,随温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,升高温度平衡向吸热反应越大,则正反应为放热反应,故△H<0,
故答案为:<,温度升高CO2的平衡转化率减小,平衡逆向移动,故逆反应是吸热反应,正反应为放热反应;
③由图象可知X的碳氢比不等于2,在相同条件下反应达平衡时,二氧化碳的转化率增大了,说明是增大了氢气的量,提高二化碳的转化率,即碳氢比越大,二氧化碳转化率越大,
故答案为:> ;
④在氢碳比为2.0时,P点达平衡,Q点未达平衡,此时二氧化碳的转化率比平衡时小,说明此时要继续转化更多的二氧化碳,反应物浓度在减小,生成物浓度在增大,正反应速率在减小,逆反应速率在增大,所以此时逆反应速率比平衡时逆反应速率小,
故答案为: <。
【题目】甲苯(
)是一种重要的化工原料,能用于生产苯甲醛(
)、苯甲酸(
)等产品。下表列出了有关物质的部分物理性质,请回答:
名称 | 性状 | 熔点(℃) | 沸点(℃) | 相对密度(ρ水=1g·cm-3) | 溶解性 | |
水 | 乙醇 | |||||
甲苯 | 无色液体易燃易挥发 | -95 | 110.6 | 0.8660 | 不溶 | 互溶 |
苯甲醛 | 无色液体 | -26 | 179 | 1.0440 | 微溶 | 互溶 |
苯甲酸 | 白色片状或针状晶体 | 122.1 | 249 | 1.2659 | 微溶 | 易溶 |
注:甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶。
实验室可用如图装置模拟制备苯甲醛。实验时先在三颈瓶中加入0.5g固态难溶性催化剂,再加入15mL冰醋酸(作为溶剂)和2mL甲苯,搅拌升温至70℃,同时缓慢加入12mL过氧化氢,在此温度下搅拌反应3小时。
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(1)装置a的名称是___。
(2)三颈瓶中发生反应的化学方程式为___。
(3)写出苯甲醛与银氨溶液在一定的条件下发生反应的化学方程式:___。
(4)反应完毕后,反应混合液经过自然冷却至室温时,还应经过___、___(填操作名称)等操作,才能得到苯甲醛粗产品。
(5)实验中加入过量过氧化氢且反应时间较长,会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸。若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸,正确的操作步骤是___(按步骤顺序填字母)。
a.对混合液进行分液
b.过滤、洗涤、干燥
c.水层中加入盐酸调节pH=2
d.加入适量碳酸氢钠溶液混合振荡