【题目】中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。
（1）现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X（分子式C2H4O，不含双键），该反应符合最理想的原子经济，则反应的化学方程式是______________（有机物请写结构简式）。
（2）已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_____________。
（3）在400 ℃时，向初始体积1 L的恒压反应器中充入1 molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则：
①在该温度下，其平衡常数K＝________。
②若向该容器通入高温水蒸气（不参加反应，高于400℃），C2H4的产率将________（选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”），理由是_____________。
③若容器体积固定，不同压强下可得变化如下图，则压强的关系是__________。
④实际制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g) →C2H6(g)＋H2(g)。反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图。
A．在200 ℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是_____________。
B．400℃时，C2H4、C2H6的体积分数分别为20.0%、6.0%，则体系中CH4的体积分数是_________。
【答案】2CH2 = CH2 + O2
2
2CH4（g）
C2H4（g）+2H2（g）△H=+202.0kJ/mol 0.20mol/L 增大 该反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气相当于加热，同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡均右移，产率增大 p1＞p2 在200℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快 28%
【解析】
(1)X的分子式C2H4O，不含双键，判断出X的结构简式，反应符合最理想的原子经济，据此书写反应的化学方程式；
(2)根据表格中数据书写H2、CH4、C2H4燃烧热的热化学方程式，然后根据盖斯定律计算甲烷制备乙烯的反应热；
(3)①根据三段式结合平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%计算；
②通入高温水蒸气，相当于加热和减小压强，根据(2)中的反应并结合平衡的影响因素分析解答；
③若容器体积固定，根据反应的特征结合压强对平衡的影响分析判断；
④A.根据图象结合反应速率解答；B.设最终气体的总物质的量为x，计算出平衡时C2H4、C2H6和氢气的物质的量，再计算甲烷的体积分数。
(1)现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X(分子式C2H4O，不含双键)，X为，该反应符合最理想的原子经济，则反应的化学方程式为2CH2 = CH2 + O22，故答案为：2CH2 = CH2 + O22；
(2)根据表格中数据有：①H2(g)+
O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJ/mol，②CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H2=-890.3kJ/mol，③C2H4(g)+3O2(g)→2CO2(g)+2H2O(l)△H3=-1411.5kJ/mol，甲烷制备乙烯的化学方程式为：2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)，根据盖斯定律，将②×2-③-①×2得到，2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g) △H=2△H2-△H3-2△H1 =+202.5kJ/mol，故答案为：2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)△H=+202.5 kJ/mol；
(3)①400℃时，向1L的恒容反应器中充入1mol CH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%，
2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)
起始(mol) 1 0 0
转化(mol) 2x x 2x
平衡(mol) 1-2x x 2x
所以有
＝20.0%，解得：x=0.25，平衡后气体的体积=
×1L=1.25L，所以化学平衡常数为K=
= 
=0.20mol/L，故答案为：0.20mol/L；
②2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)△H=+202.5 kJ/mol，反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气(不参加反应，高于400℃)相当于加热，平衡右移，产率增大；同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡右移，产率也增大，因此C2H4的产率将增大，故答案为：增大；该反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气相当于加热，同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡均右移，产率增大；
③若容器体积固定，2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)，反应为气体分子数增多的反应，温度相同时，压强增大不利于反应正向进行，CH4的平衡转化率降低，因此p1＞p2，故答案为：p1＞p2；
④A.根据图象，200℃时，测出乙烷的量比乙烯多，是因为生成乙烷的反应速率较快，故答案为：在200℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快；
B.设最终气体的总物质的量为x，则C2H4为0.2x、C2H6为0.06x，根据2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)和2CH4(g) →C2H6(g)＋H2(g)可知，生成的氢气为0.4x+0.06x=0.46x，则含有的甲烷为x-(0.2x+0.06x+0.46x)=0.28x，因此体系中CH4的体积分数=
×100%=28%，故答案为：28%。
科目：高中化学 来源： 题型：
【题目】某同学要在奥运五连环中填入物质，使相连物质间能发生反应，不相连物质间不能发生反应。你认为“五连环”中有空缺的一环应填入的物质是( )
A. 硫酸 B. 氧气 C. 二氧化碳 D. 氧化钙
查看答案和解析>>
科目：高中化学 来源： 题型：
【题目】用NA表示阿伏加德罗常数的数值。下列说法正确的是
A. 1. 0mol·L-1 AlCl3的溶液中含Al3+的数目小于0. 1NA
B. 0. 5mol环己烷中含非极性键的数目为2. 5NA
C. 30g由葡萄糖和乳酸(C3H6O3)组成的混合物中含氢原子数目为2NA
D. 7. 1g Cl2完全反应转移的电子数一定为0. 2NA
查看答案和解析>>
科目：高中化学 来源： 题型：
【题目】设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 标准状况下，22.4 L C2H6O含有的O-H键数目为NA
B. 100 g 质量分数17%H2O2溶液中极性键数目为NA
C. 65 g Zn与足量浓硫酸充分反应得混合气体的分子数为NA
D. 1 L 0.1 mol/L K2Cr2O7溶液中含铬的离子总数为0.2NA
查看答案和解析>>
科目：高中化学 来源： 题型：
【题目】W、X、Y、Z为四种短周期主族元素且只有一种是金属元素。它们在元素周期表中的相对位置如下图所示。下列说法正确的是
A. X、Y、Z中Y单质与氢气化合最容易
B. W的氢化物具有较强的还原性
C. 元素Y和Z在自然界中均存在游离态
D. 氢化物的沸点X一定小于Y
查看答案和解析>>
科目：高中化学 来源： 题型：
【题目】设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A. 1L0.1mol/L的 NaHSO4溶液中所含的氧原子数目为0.4NA
B. 1mol－OH(羟基)与1 mol H3O+中所含的电子数均为10NA
C. 7.1gCl2与足量Fe充分反应，转移的电子数为0.2NA
D. 80gCuO和Cu2S的混合物中，所含铜原子数为2NA
查看答案和解析>>
科目：高中化学 来源： 题型：
【题目】某温度时，在一个容积为2 L 的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，填写下列空白：
（1）该反应的化学方程式为：______________________。
（2）反应开始至2 min，气体Z的平均反应速率v（Z）=____________。
（3）1min时，正逆反应速率的大小关系为：v正____________v逆（填“>”、“<”或“=”）；4min时，v正____________v逆（同前）；若X、Y、Z均为气体，反应达到平衡时：若此时将容器的体积缩小为原来的1/2倍，达到平衡时，容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换)，则该反应的正反应为________反应(填“放热”或“吸热”)。
（4）上述反应在t1～t6内反应速率与时间图像如图，在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素，则下列说法正确的是____________。
A．在t1时增大了压强
B．在t3时加入了催化剂
C．在t4时降低了温度
D．t2～t3时X的转化率最高
查看答案和解析>>
科目：高中化学 来源： 题型：
【题目】2SO2＋O2
2SO3是工业制硫酸的一步重要反应，下列说法正确的是
A. 使用催化剂能改变该反应限度
B. 减小SO2的浓度能加快该反应的速率
C. 升高体系温度能加快反应速率
D. 1 mol SO2和足量的O2在一定条件下充分反应，生成1 mol SO3
查看答案和解析>>
科目：高中化学 来源： 题型：
【题目】（1）反应①Fe(s)+CO2(g) 
FeO(s)+CO(g)△H1，平衡常数为K1；反应②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)△H2，平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值如下表：
反应 CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) △H，平衡常数K，则△H=_____________________(用△H1和△H2表示)，K=____________________________________(用K1和K2表示)，且由上述计算可知，反应CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)是___________________反应(填“吸热”或“放热”)。
（2）一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，发生反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) △H ＞0，CO2的浓度与时间的关系如图所示：
①该条件下反应的平衡常数为________________________________________；
②下列措施中能使平衡时c(CO)/c(CO2)增大的是______________________________________(填序号)。
A.升高温度 B.增大压强
C.充入一定量的CO2 D.再加入一定量铁粉
③一定温度下，在一个固定容积的密闭容器中发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是________________________________(填字母)。
a.容器中压强不变 b.气体的密度不再改变 c.υ正(CO2)= υ逆(CO)
d.c(CO2)= c(CO) e.容器内气体总物质的量不变
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com