Question

【题目】乙炔（C2H2）在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛，可由电石（CaC2）直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产．
（1）电石水化法制乙炔是将生石灰与焦炭在3000℃下反应生成CaC2 ， CaC2再与水反应即得到乙炔．CaC2与水反应的化学方程式为
（2）已知：CH4（g）+2O2（g）=CO2 （g）+2H2O（l）△H1=﹣890.3kJ/mol
C2H2（g）+2.5O2（g）=2CO2 （g）+H2O（l）△H2=﹣1299.6kJ/mol
2H2 （g）+O2（g）=2H2O（l）△H3=﹣571.6kJ/mol
则甲烷气相裂解反应：2CH4（g）=C2H2（g）+3H2（g） 的△H=kJ/mol
（3）哈斯特研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压（Pa）与温度（℃）昀关系如图所示．

①T1℃时，向1L恒容密闭容器中充入0.3molCH4 只发生反应2CH4（g）=C2H4（g）+2H2（g），达到平衡时，测得
c（C2H4）=c（CH4）．该反应的△H（填“＞”或“＜”）0，CH4的平衡转化率为 ． 上述平衡状态某一时刻，若改变温度至T2℃，CH4以0.01mol/（Ls）的平均速率增多，经ts后再次达到平衡，平衡时，c（CH4）=2c（C2H4），则T1（填“＞”或“＜”） T2 ， t=s．
②列式计算反应2CH4（g）=C2H2（g）+3H2（g），在图中A点温度时的平衡常数K=（用平衡分压代替平衡浓度计算，lg0.05=﹣1.3 ）
③由图可知，甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有 ．

Answer 1

【答案】
（1）CaC2+2H2O→Ca（OH）2+C2H2↑
（2）+376.4
（3）＞；66.7%；＞；5；5×104；充入适量的乙烯
【解析】解：（1）碳化钙和水反应生成氢氧化钙和乙炔，反应的化学方程式为：CaC2+2H2O→Ca（OH）2+C2H2↑，所以答案是：CaC2+2H2O→Ca（OH）2+C2H2↑；（2）已知：①CH4（g）+2O2 （g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣890.3kJmol﹣1 ．
②C2H2（g）+2.5O2（g）=2CO2 （g）+H2O（l）△H2=﹣1299.6kJ/mol
③2H2 （g）+O2（g）=2H2O（l）△H3=﹣571.6kJ/mol，
将①×4﹣②﹣③× 可得：2CH4（g）=C2H2（g）+3H2 （g）△H=（﹣890.3kJmol﹣1 ）×4﹣（﹣1299.6kJmol﹣1）﹣（﹣571.6kJmol﹣1）× =+376.4kJ/mol，
所以答案是：+376.4kJ/mol；（3）①反应2CH4（g）=C2H4（g）+2H2（g）为分解反应，而分解反应绝大多数为吸热反应，故此反应为吸热反应；
设CH4的转化浓度为Xmol/L，可知：

	2CH4（g）	=	C2H4（g）+	2H2（g）
初始浓度：	0.3mol/L		0	0
浓度变化：	Xmol/L			Xmol/L
平衡浓度：	（0.3﹣X）mol/L			Xmol/L

根据c（C2H4）=c（CH4）可知：0.3﹣X=
解得X=0.2mol/L；
故CH4的平衡转化率= ×100%=66.7%；
改变温度后，CH4的浓度升高，即平衡左移，即温度应为降低，即T1＞T2；
由于CH4以0.01mol/（Ls）的平均速率增多，经ts后再次达到平衡，故在tS的时间内，CH4的浓度变化为0.01tmol/L，根据浓度的该变量之比等于计量数之比，利用三段式来计算：

	2CH4（g）	=	C2H4（g）+	2H2（g）
初始浓度：	0.1mol/L		0.1mol/L
浓度变化：	0.01tmol/L		0.005tmol/L
平衡浓度：	（0.1+0.01t）mol/L		（0.1﹣0.005t）mol/L

由于c（CH4）=2c（C2H4），故有：0.1+0.01t=2×（0.1﹣0.005t）
解得t=5S
所以答案是：＞；66.7%；＞；5；
②根据此反应的平衡常数表达式，将气体的平衡浓度换为平衡分压，即K= = =5×104 ， 所以答案是：5×104；
③甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，充入适量的乙烯，可抑制甲烷向乙烯的转化，从而提高甲烷制乙炔的转化率，所以答案是：可以充入适量的乙烯．
【考点精析】解答此题的关键在于理解化学平衡状态本质及特征的相关知识，掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）．