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。

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: <。

练习册系列答案
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(方案一)

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实验中发生反应的化学方程式是_____________________________。

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(1)称取10.8 g铝镁合金粉末样品,溶于体积为V物质的量浓度为4.0 mol·L-1NaOH溶液中,充分反应。则NaOH溶液的体积V≥_________mL。

(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体,测得镁的质量分数将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

(方案二)

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②实验前后量气管中液面读数分别为V1 mL、V2mL,则产生氢气的体积为___mL。

③若需确定产生氢气的量,还需测定的数据是______。

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