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【题目】乙烯是重要的有机化工原料,可由乙醇脱水制备。涉及反应如下:

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g) H1=—23.9 kJmol-1

2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g) H2= —29.1kJmol-1

CH3CH2OH(g)CH3OCH3(g) H3= +50.7kJmol-1

C2H5OH(g)C2H4(g)+ H2O(g) H4=akJmol-1

回答下列问题:

(1)a=___________

(2)1.0L密闭容器中放入0.10 mol C2H5OH(g),在一定温度下进行④反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(P)的数据见下表:

时间t/h

0

1

2

4

8

16

20

25

30

总压强P/100kPa

4.91

5.58

6.32

7.31

8.54

9.50

9.52

9.53

9.53

①欲提高C2H5OH的平衡转化率,应采取的措施为___________(填字母)

a.升高温度 b.增大压强

c.通入乙醇 d.降低压强

②由总压强P和起始压强P0计算反应物C2H5OH的转化率(C2H5OH)的表达式为_________,平衡时C2H5OH的转化率为_______(结果保留两位有效数字,下同),该反应的平衡常数K=_________

③用总压强P和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n()和反应物C2H5OH的物 质的量n(C2H5OH)n()=_____moln(C2H5OH)=_____mol

(3)下表为反应④中反应物浓度与反应时间的数据,分析该反应中c(C2H5OH)变化与时间间隔(t)的规律,得出的结论是______,由此规律推出反应在12hc(C2H5OH)等于______molL-1

反应时间t/h

0

4

8

16

c(C2H5OH)/(molL-1)

0.10

0.051

0.026

0.0065

【答案】+45.5 ad ×100% 94% 1.5 0.1×2- 达到平衡前每间隔4hcC2H5OH)减少约一半 0.013

【解析】

(1)利用盖斯定律构造目标热化学方程式求焓变;

(2)反应是吸热反应,反应前后气体体积增大,结合平衡移动原理分析判断转化率;

(3)相同条件下压强之比等于物质的量之比,反应前后物质的量的增大是反应的C2H5OH的物质的量,结合转化率概念计算得到;依据化学平衡三段式列式计算平衡常数;

(4)依据平衡C2H5OH的浓度计算,依据图表数据分析判断存在的规律。

(1)2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)H1=-23.9kJmol-1,②2CH3OH(g)═C2H4(g)+2H2O(g) H2=-29.1kJmol-1,③C2H5OH(g)═CH3OCH3(g) H3=+50.7kJmol-1,根据盖斯定律①--③可得:C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g) H=(-23.9+29.1-50.7)kJ/mol =-45.5kJ/mol,则C2H5OH(g)C2H4(g)+ H2O(g) H4=+45.5kJmol-1,故答案为:+45.5

(2)①在一定温度进行如下反应:C2H5OH(g)C2H4(g)+ H2O(g)H4=+45.5kJmol-1,反应是吸热反应,反应后气体体积增大,根据平衡移动原理分析可知,欲提高乙醇的平衡转化率,平衡需要正向移动,可以升温或减压,故答案为:ad

②反应后气体物质的量增大量等于反应的乙醇的量,所以由总压强P和起始压强P0计算反应物乙醇的转化率α(C2H5OH)的表达式=×100%;平衡时C2H5OH的转化率=×100%=94.1%

C2H5OH(g) C2H4(g) + H2O(g)

起始量(mol/L) 0.10 0 0

变化量(mol/L) 0.10×94.1% 0.10×94.1% 0.10×94.1%

平衡量(mol/L)0.10(1-94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%

K===1.5mol/L,故答案为:×100%94.1%1.5mol/L

(3)①由总压强P和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n和反应物C2H5OH的物质的量n(C2H5OH),依据压强之比等于物质的量之比,nn起始=PP0 n=

C2H5OH(g)C2H4(g)+ H2O(g)

起始量(mol) 0.10 0 0

变化量(mol) x x x

某时刻量(mol)0.10-x x x

(0.10+x)0.10=PP0,解得:x=,因此n(C2H5OH)=0.10-=0.10×(2-)mol,故答案为:0.10×(2-)

(3)分析数据特征可知,每隔4hC2H5OH的浓度减小一半,由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(C2H5OH)==0.013mol/L,故答案为:达到平衡前每间隔4hc(C2H5OH)减少约一半;0.013

练习册系列答案
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A.

B.

C.

D.

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2ABCDEFG为原子序数依次增大的前20号元素(此时不考虑稀有气体元素),在周期表中BCCE分别相邻,BEG的最外层电子数之和为12。已知部分元素的性质或原子结构如下表:

元素编号

元素性质或原子结构

A

该元素有一种核素质量数为1

B

常温下单质为双原子分子,其氢化物水溶液呈碱性

D

原子的次外层电子数是最外层电子数的两倍

①由元素AB形成的核外电子总数为10e-的两种微粒:______(写化学式)。

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CD形成的化合物在通讯上的重要用途___

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