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工业上采用乙苯与CO2脱氢生产重要化工原料苯乙烯

其中乙苯在CO2气氛中的反应可分两步进行

(1)上述乙苯与CO2反应的反应热△H为________________________。
(2)①乙苯与CO2反应的平衡常数表达式为:K=______________________。
②下列叙述不能说明乙苯与CO2反应已达到平衡状态的是_____________________。
a.v(CO)=v(CO)                   b.c(CO2)=c(CO)
c.消耗1mol CO2同时生成1molH2O      d.CO2的体积分数保持不变
(3)在3L密闭容器内,乙苯与CO2的反应在三种不同的条件下进行实验,乙苯、CO2的起始浓度分别为1.0mol/L和3.0mol/L,其中实验I在T1℃、0.3MPa,而实验II、III分别改变了实验其他条件;乙苯的浓度随时间的变化如图I所示。

①实验I乙苯在0~50min时的反应速率为_______________。
②实验II可能改变条件的是__________________________。
③图II是实验I中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线,请在图II中补画实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线。
(4)若实验I中将乙苯的起始浓度改为1.2mol/L,其他条件不变,乙苯的转化率将(填“增大”、“减小”或“不变”),计算此时平衡常数为_____________________。

(16分)(1)-166kJ/mol(2分)
(2)     bc(每空2分 共4分)
(3)①0.012mol/(L?min)    ②加入催化剂  
(每空2分共6分)
(4)减小(2分)    0.225 (2分)

解析试题分析:(1)观察三个热化学方程式,发现已知焓变的A+B可以得到乙苯与二氧化碳的反应,根据盖斯定律,则乙苯与二氧化碳反应的焓变=△H1+△H2=[(—125)+(—41)]kJ/mol=—166kJ/mol;(2)①观察乙苯与二氧化碳反应的化学方程式,发现各组分都是气体,系数都是1,则该反应的平衡常数K=[c(C6H5CH=CH2)?c(CO) ?c(H2O)]/[c(C6H5CH2CH3) ?c(CO2)];②同一种物质表示的正反应速率等于逆反应速率,说明已达平衡,故a错误;虽然各组分的变化浓度之比等于化学方程式中系数之比,但是各组分的平衡浓度之比不一定等于化学方程式中系数之比,因此二氧化碳和一氧化碳浓度相等时反应不一定达到平衡,故b正确;二氧化碳和水的系数之比等于1∶1,消耗1molCO2同时生成1molH2O,说明不同物质的正反应速率等于化学方程式中系数之比,缺少逆反应速率,因此不能说明达到平衡,故c正确;二氧化碳是反应物,其体积分数逐渐减小,若保持不变,说明反应已达平衡,故d错误;(3)①观察图I,0~50min内△c(乙苯)=(1.0—0.4)mol/L=0.6mol/L,由于v=△c/△t,则v(乙苯)= 0.6mol/L÷50min=0.012mol/(L?min);②对比图I、图II,发现I→II时,单位时间内乙苯的变化浓度增大,说明反应速率加快,但是平衡时乙苯的浓度相等,说明平衡没有移动;由于乙苯与二氧化碳的反应是气体体积增大的放热反应,根据浓度、压强、温度和催化剂对化学平衡的影响规律推断,实验II可能改变的条件是加入催化剂;③同理,推断实验I→III时,反应速率增大,平衡向逆反应方向移动,说明改变的条件是升高温度,因此画出的曲线满足以下几个要点:起点与实验I相同,未达平衡前,实验III的反应速率比I大,平衡后苯乙烯的体积分数比实验I的小;(4)增大乙苯的浓度,虽然平衡右移,乙苯的变化浓度增大,但是乙苯的起始浓度也增大,且变化浓度增大的程度小于起始浓度增大的程度,因此乙苯的转化率减小;平衡常数只与温度有关,与浓度改变无关,因此实验I中各组分的平衡浓度计算出的平衡常数就是此时的平衡常数,依题意可知实验I反应中各组分的起始、变化、平衡浓度,则:
C6H5CH2CH3(g)+CO2(g) C6H5CH=CH2(g)+CO(g)+H2O(g)
起始浓度/ mol?Lˉ1            1.0       3.0             0         0      0
变化浓度/ mol?Lˉ1            0.6       0.6            0.6        0.6     0.6
平衡浓度/ mol?Lˉ1            0.4       2.4            0.6        0.6     0.6
K=[c(C6H5CH=CH2)?c(CO) ?c(H2O)]/[c(C6H5CH2CH3) ?c(CO2)]="(" 0.6×0.6×0.6)/( 0.4×2.4)=0.225。
考点:考查化学反应大题,涉及盖斯定律、平衡常数表达式、化学平衡状态、平均反应速率、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响、化学反应速率和化学平衡图像、平衡常数计算等。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H= -28.5 kJ·(mol-1
(1)已知:C(石墨)+CO2(g)2CO(g) △H=" +" 172.5 kJ·mol-1
则反应:Fe2O3(S) +3C(石墨)2Fe(s)+3CO(g) △H=        kJ·mol-1
(2)冶炼铁反应  Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ·mol-1的平衡常数表达式K=          ,温度降低后,K值          .(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)在ToC时,该反应的平衡常数K=27,在1L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡.

 
Fe2 O3
CO
Fe
CO2
甲容器
1.0 mol
1.0 mol
1.0 mol
1.0 mol
乙容器
1.0 mol
2.0 mol
1.0 mol
1.0 mol
 
①甲容器中CO的平衡转化率为
②下列说法正确的是      (填字母)。
a.乙容器中CO的平衡转化率小于甲容器
b.甲、乙容器中,CO2的平衡浓度之比为2:3
c.当容器内气体压强保持不变时,标志反应达到平衡状态
d.当容器中气体密度保持不变时,标志反应达到平衡状态
(4)钢铁工业是国家工业的基础,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
①下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀   (填编号)。

②在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图:A电极对应的金属是     (写元素名称),B电极的电极反应式是       
③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因                       

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科目:高中化学 来源: 题型:问答题

(12分) (1)已知:蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为 30 kJ,其他相关数据如下表:

物质
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1 mol分子中化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
436
200
369
H2(g)+Br2(l)=2HBr(g) ΔH=       
(2)常温下,将pH均为2的氢溴酸、乳酸(α—羟基丙酸)稀释100倍后,有一种酸的pH=4。请写出乳酸钠溶液中的水解离子方程式:                           
(3)常温下,用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 HBr溶液和20.00 mL0.100 0 mol·L-1 CH3COOH溶液,得到2条滴定曲线,如图所示:
①根据图1和图2判断,滴定HBr溶液的曲线是             (填“图1”或“图2”);
②a=      mL;
③c(Na)=c(CH3COO)的点是     点;
④E点对应溶液中离子浓度由大到小的顺序为              

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科目:高中化学 来源: 题型:问答题

依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1molC2H4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l),放出1411kJ热量。
(2)1molC2H5OH(l)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8kJ热量。
(3)2molAl(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s),放出1669.8kJ热量。

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科目:高中化学 来源: 题型:计算题

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的新的生活方式。
(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等。
①已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)  ΔH1= +489.0 kJ/mol
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)   ΔH2=+172.5 kJ/mol
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为                                        
②氯化钯(PdCl2)溶液常被应用于检测空气中微量CO。PdCl2被还原成单质,反应的化学方程式为                                                
(2)将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入C3H8和O2构成丙烷燃料电池。
①负极电极反应式是:                                            
②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。下列说法中正确的是          (填序号)

A.电源中的a一定为正极,b一定为负极
B.可以用NaCl溶液作为电解液
C.A、B两端都必须用铁作电极
D.阴极发生的反应是:2H++2e=H2
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:

实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
CO2
1
650
2
4
1.6
5
2
900
1
2
0.4
3
3
900
1
2
0.4
1
 
①该反应的正反应为          (填“吸”或“放”)热反应;
②实验2中,平衡常数K=          
③实验3跟实验2相比,改变的条件可能是                (答一种情况即可);
(4)将2.4g碳在足量氧气中燃烧,所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中,完全吸收后,溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序                   

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科目:高中化学 来源: 题型:计算题

多晶硅(硅单质的一种)被称为“微电子大厦的基石”,制备中副产物以SiCl4为主,它环境污染很大,能遇水强烈水解,放出大量的热。研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉(主要成分为BaCO3,且含有铁、镁等离子)制备BaCl2·2H2O,工艺流程如下:

已知:
①常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是3.4、12.4
②BaCO3的相对分子质量是197;BaCl2·2H2O的相对分子质量是244
回答下列问题:
(1)SiCl4发生水解反应的化学方程式为_______________________________________
(2)用H2还原SiCl4蒸汽可制取纯度很高的硅,当反应中有1mol电子转移时吸收59KJ热量,则该反  应的热化学方程式为_____________________________________________
(3)加钡矿粉并调节pH=7的目的是①               ,②               
(4)过滤②后的滤液中Fe3+浓度为          (滤液温度25℃,Ksp[Fe(OH)3]=2.2×10-38
(5)生成滤渣A的离子方程式__________________________________________
(6)列式计算出10吨含78.8% BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2·2H2O的质量为多少吨?

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科目:高中化学 来源: 题型:计算题

I.高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:
Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)             △H
(1)已知:①Fe2O3(s) + 3C(石墨)="2Fe(s)" + 3CO(g)   △H1
②C(石墨)+ CO2(g) = 2CO(g)  △H2
则△H___________________(用含△H、△H2的代数式表示)。
(2)高炉炼铁反应的平衡常数表达式K=____________________________。
(3)在某温度时,该反应的平衡常数K=64,在2L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。

 
Fe2O3
CO
Fe
CO2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
1.5
1.0
1.0
 
①甲容器中CO的平衡转化率为_______________________。
②下列说法正确的是____________________(填编号)。
A.若容器压强恒定,反应达到平衡状态
B.若容器内气体密度恒定,反应达到平衡状态
C.甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
D.增加Fe2O3就能提高CO的转化率
II.纳米MgO可用尿素与氯化镁合成。某小组研究该反应在温度为378~398K时的反应时间、反应物配比等因素对其产率的影响。请完成以下实验设计表:
编号
温度/K
反应时间/h
反应物物质的量配比
实验目的

378
4
3∶1
实验②和④探究________
______________________
实验②和__________探究
反应时间对产率的影响。

378
4
4∶1

378
3
_______

398
4
4∶1
 
下图为温度对纳米MgO产率(曲线a)和粒径(曲线b)的影响,请归纳出温度对纳米MgO制备的影响规律(写出一条):                                                                           
___________________________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应的反应热。
回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是            

(2)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是                                     
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和反应的反应热的数值       (填“偏大” “偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用55 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量       (填“相等”或“不相等”)。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和反应的反应热数值会       (填“偏大”“偏小”或“无影响”)

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科目:高中化学 来源: 题型:单选题

下列关于化学反应限度的说法中正确的是(   )

A.当一个可逆反应达到平衡状态时,就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B.当一个可逆反应进行到平衡状态时,这个反应的正向反应速率和逆向反应速率为零
C.平衡状态是一种静止的状态,因为反应物和生成物的浓度不再改变
D.化学反应的限度不可以通过改变条件而发生改变

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同步练习册答案