Question

直接生成碳－碳键的反应是实现高效、绿色有机合成的重要途径。交叉脱氢偶联反应是近年备受关注的一类直接生成碳－碳键的新反应。例如：

化合物Ⅰ可由以下合成路线获得：

（1）化合物Ⅰ的分子式为___________，其在NaOH溶液中水解的化学方程式为_________。

a．体系压强保持不变

b．混合气体颜色保持不变

c．SO₃和NO的体积比保持不变

d．每消耗1 mol SO₃的同时生成1 molNO₂

测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1:6，则平衡常数K＝          。

（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH      0（填“>”或“ <”）。实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是        。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）3NO₂＋H₂O=NO＋2HNO₃      6.72

（2）－41.8     b     8/3

（3）<  在1.3×10⁴kPa下，CO的转化率已经很高，如果增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加（3分）

【解析】

试题分析：（1）二氧化氮与水反应的方程式为3NO₂＋H₂O=NO＋2HNO₃；在6NO₂＋ 8NH₃7N₂＋12 H₂O反应中，每消耗6mol二氧化氮，转移电子24mol电子，当转移1.2 mol电子时，消耗二氧化氮0.3mol标准状况下的体积是6.72L

（2）根据盖斯定律得：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）        ΔH=-196.6 kJ·mol^-1     （1）

2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）        ΔH=-113.0 kJ·mol^-1       （2）

NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的ΔH可由[（1）-（2）] ÷2得到ΔH=-41.8 kJ·mol^-1；

该反应的特点是反应前后气体体积无变化的可逆反应，a、气体的压强始终不变，不能作为平衡到达的标志，错误；b、随着反应的进行气体的颜色逐渐变浅，达平衡时，气体颜色不再变化，正确；c、SO₃和NO的体积比在反应的过程中始终不变，不能作为平衡到达的标志，错误；d、对逆反应而言，每消耗1 mol SO₃的同时生成1 molNO₂ ，不能作为平衡到达的标志，错误；答案选b。

设达平衡时SO₃、NO的浓度为x，则消耗NO₂、SO₂的浓度也为x，剩余NO₂、SO₂的浓度为1-x、2-x,所以（1-x）/(2-x)=1:6,解得x=0.8，所以平衡常数K=0.8²/0.2×1.2=8/3

（3）由图知，随温度升高CO的平衡转化率降低，说明升高温度平衡逆向移动。正反应为放热反应，ΔH<0,

实际生产时，选择1.3×10⁴kPa的理由是在1.3×10⁴kPa下，CO的转化率已经很高，如果增大压强，CO的转化率提高不大，而生产成本增加

考点：考查化学方程式的书写，盖斯定律的应用，平衡状态的判断，平衡常数的计算及解决分析图像的能力