Question

【题目】十氢奈是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢奈(C10H18 )→四氢奈(C10H12)→奈(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知：

C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) △H1

C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g) △H2

△H1＞△H2＞0；C10H18→C10H12的活化能为Ea1，C10H12→C10H8的活化能为Ea2，十氢奈的常压沸点为192℃；在192℃，液态十氢奈的脱氢反应的平衡转化率约为9％。请回答：

（1）每1mol 十氢萘液体可储存5mol氢气,可运载到使用氢气的场所，在催化剂的作用下释放氢气，生成的液体萘可重复催化加氢来储存氢气，如图所示，则△H1+△H2=__________。

（2）有利于提高上述反应平衡转化率的条件是__________。

A．高温高压 B．低温低压 C．高温低压 D．低温高压

（3）不同压力和温度下十氢萘的平衡转化率如图所示，结合图示回答问题：

①在相同压强下升高温度,未达新平衡前，v正__________v逆(填写“大于”“小于”或“等于”)。

②研究表明，将适量的十氢奈置于恒容密闭反应器中，既升高温度又增大压强，十氢萘的转化率也升高，可能理由是______________________________________。

（4）温度335℃，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢奈（1.00 mol）催化脱氢实验，测得液态C10H12和液态C10H8的产率x1和x2（以物质的量分数计）随时间变化关系，如图所示。

①在8h时，反应体系内氢气的量为_______mol（忽略其他副反应），液态十氢奈的转化率是____。

②x1显著低于x2的原因是_______________________________________________。

Answer 1

【答案】 65.6kJ·mol-1 C 大于 升高温度正向移动的程度大于加压逆向移动的程度 1.95 40.1% 四氢萘转化为萘的活化能小，反应速率很快，生成的四氢萘大部分转化为萘，因此x1显著低于x2

【解析】（1）根据盖斯定律，已知中的两个反应热化学方程式相加得：C10H18(l)C10H8(l)＋5H2(g) △H1+△H2，由图可得：△H1+△H2=65.6kJ·mol-1。

（2）由上面的分析可得，该反应是吸热反应，且生成物气体分子数增大，所以高温低压有利于提高平衡转化率，故选C。

（3）①由图像可得，在相同压强下升高温度，十氢萘的平衡转化率增大，则未达新平衡前，v正>v逆。②升高温度有利于该反应正向移动，增大压强有利于该反应逆向移动，将适量的十氢奈置于恒容密闭反应器中，既升高温度又增大压强，十氢萘的转化率也升高，可能是升高温度正向移动的程度大于增大压强逆向移动的程度。

（4）①温度335℃，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢奈催化脱氢实验，十氢萘(C10H18)初始为1.00 mol，如图所示，在8 h时测得C10H12和C10H8的产率x1=0.027，x2=0.374，即生成C10H12和C10H8的物质的量分别为0.027mol、0.374mol，设反应的C10H18的物质的量为n1，反应的C10H12的物质的量为n2，根据反应关系：

则n1-n2=0.027mol，n2=0.374mol，所以n1=0.401mol，因此生成的氢气的物质的量为：3n1+2n2=3×0.401mol+2×0.374mol=1.951mol≈1.95mol；十氢萘(C10H18)的转化率为： ×100%=×100%=40.1%。②因为△H1＞△H2＞0，C10H18→C10H12的活化能为Ea1，C10H12→C10H8的活化能为Ea2，所以Ea1＞Ea2，即四氢萘转化为萘的活化能小，相同温度下反应速率更快，所以相同时间内，生成的四氢萘大部分都转化为萘，故x1显著低于x2。