Question

【题目】CO2在工业中有重要的用途，请回答：

I.用CrO3作催化剂，CO2重整乙烷(C2H6)制乙烯(C2H4)的反应过程如下:

①C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1；

②3H2(g)+2CrO3(s) =3H2O(g)+Cr2O3(s) ΔH2；

③Cr2O3(s)+3CO2(g)=3CO(g)+2CrO3(s) ΔH3；

(1)反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)的反应热ΔH=____________ (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。

(2)向2L的恒容密闭容器中充入0.1molC2H6(g)和0.1molCO2(g)，发生(1)中反应，C2H6(g)的平衡转化率[a(C2H6)]与温度(T)的关系如图所示。

①在相应温度下，A点的反应速v(正)____v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。

②若不考虑副反应的发生，为提高α(C2H6)，除了将生成物及时从体系中分离出来外，还可采取的措施有___________(任写一种)。

Ⅱ.在体积为2L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。其化学平衡常数K和温度T的关系如下表所示。

T/℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

(3)该反应为_________反应(填“吸热”、“放热”)，原因为_________________。

(4)830℃下，若向容器中分别加入2molH2和2molCO2，10s后达到平衡，则这段时间内v(H2)=________，转化率α(CO2)=___________。

Answer 1

【答案】 > 适当升高温度(或适当减小压强或增大起始时CO2与C2H6的投料比等其他合理答案) 吸热 温度升高，平衡常数增大，平衡正向移动，则正反应吸热 0.05mol/(Ls) 50%

【解析】

I.(1)根据盖斯定律计算；

(2)①图象可知曲线上的点为平衡点，A点位于曲线下，达到平衡需要增大乙烷的转化率；

②为提高C2H6的平衡转化率，平衡正向进行。

II.(3)根据表中数据分析，温度升高，化学平衡常数增大，说明温度升高促进反应正向进行；

(4)根据v＝计算H2的消耗速率，由α=×100%计算CO2的平衡转化率。

I.(1)①C2H6(g)C2H4(g) + H2(g) ΔH1；

②3H2(g) + 2CrO3(s) = 3H2O(g) + Cr2O3(s) ΔH2；

③Cr2O3(s) + 3CO2(g) = 3CO(g) + 2CrO3(s) ΔH3；

盖斯定律计算(①×3+②+③)得到反应：C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO2(g)+H2O(g)的△H=；

(2)①C2H6的平衡转化率与温度的关系图分析可知，A点位于平衡曲线下方，未达到化学平衡，若达到平衡状态需要增大乙烷的转化率，所以反应正向进行，A点的反应速率v(正)>v(逆)；

②若不考虑副反应的发生，为提高C2H6的平衡转化率，除了将生成物及时从体系中分离出来外，还可采取的措施有：适当升高温度或适当减小压强或增大起始时CO2与C2H6的投料比等。

II.(3)根据表中数据分析，温度升高，化学平衡常数增大，说明升高温度，促进反应正向进行，则正反应为吸热反应；

(4)在2L密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，在反应开始时n(CO2)=n(H2)=2mol，假设反应产生H2O的物质的量为x，则根据物质反应转化关系可知平衡时的物质的量：n(CO2)=n(H2)=(2-x)mol，n(CO)=n(H2O)=xmol，由于反应前后气体的物质的量相等，在830℃下，K=1.0，所以K===1.0，解得x=1mol，则这段时间内v(H2)==0.05mol/(Ls)，此时CO2的转化率α(CO2)=×100%=50%。