【題目】乙醇是重要的有機(jī)化工原料,可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。回答下列問題:
(1)間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式_______。
(2)已知:
甲醇脫水反應(yīng):2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H1=-23.9kJ·mol-1
甲醇制烯烴反應(yīng):2CH3OH(g)=C2H4 (g)+2H2O(g) △H2=-29.1kJ·mol-1
乙醇異構(gòu)化反應(yīng):CH3CH2OH(g)=CH3OCH3(g) △H3=+50.7kJ·mol-1
則乙烯氣相直接水合反應(yīng) C2H4 (g)+H2O(g)C2H5OH(g)的△H=_______kJ·mol-1。與間接水合法相比,氣相直接水合法的優(yōu)點(diǎn)是______
(3)下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系:(其中nH2O:nC2H4=1:1)
①列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中 A 點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp=_______(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
②圖中壓強(qiáng) P1、P2、P3、P4 的大小順序?yàn)?/span>_______,理由是_______。
③氣相直接水合法常采用的工藝條件為:磷酸/硅藻土為催化劑,反應(yīng)溫度 290 ℃,壓強(qiáng) 6.9MPa, n H2 O ︰ nC2 H4 =0.6︰1。乙烯的轉(zhuǎn)化率為 5℅,若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率, 除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外,還可以采取的措施有_______、_______。
【答案】C2H4+H2SO4(濃)→C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O→C2H5OH+H2SO4 45.5 污染小、腐蝕性小等 0.0717(MPa)1 P1<P2<P3<P4 反應(yīng)分子數(shù)減少,相同溫度下,壓強(qiáng)升高,乙烯轉(zhuǎn)化率提高 將產(chǎn)物乙醇液化移去 增加nH2O:nC2H4比
【解析】
(1)乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H),效仿乙酸乙酯水解,將水分成氫原子和羥基生成乙醇和硫酸;(2)利用蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式并求焓變,氣相直接水合法污染小、腐蝕性小、原子利用率100%;(3)①列出Kp表達(dá)式,利用三段法計(jì)算平衡分壓帶入表達(dá)式計(jì)算即可;②在相同溫度下由于乙烯轉(zhuǎn)化率為P1<P2<P3<P4,由C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),根據(jù)壓強(qiáng)對平衡移動(dòng)的影響分析;③若要進(jìn)一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外,還可以改變物質(zhì)的濃度。
(1)乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H),化學(xué)方程式為C2H4+H2SO4(濃)→C2H5OSO3H,硫酸氫乙酯水解生成乙醇和硫酸,化學(xué)方程式為C2H5OSO3H+H2O→C2H5OH+H2SO4,故答案為:C2H4+H2SO4(濃)→C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O→C2H5OH+H2SO4;
(2)甲醇脫水反應(yīng)①2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O (g) △H1=23.9kJmol1
甲醇制烯烴反應(yīng)②2CH3OH(g)═C2H4(g)+2H2O(g) △H2=29.1kJmol1
乙醇異構(gòu)化反應(yīng)③C2H5OH(g)═CH3OCH3(g) △H3=+50.7kJmol1
根據(jù)蓋斯定律①②③可得:C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g) △H=(23.9+29.150.7)kJ/mol=45.5kJ/mol;間接水合法時(shí)使用了濃硫酸,濃硫酸具有強(qiáng)腐蝕性和強(qiáng)氧化性,在制乙醇的過程中會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生大氣污染物,乙烯直接水合法中反應(yīng)物中所有原子全部都變成生成物,所以原子利用率100%,故答案為:45.5;污染小、腐蝕性小等;
(3)①
乙醇占 ,乙烯和水各占,則乙醇的分壓為7.85MPa×=0.87Mpa,乙烯和水的分壓為7.85MPa×=3.49MPa,所以,故答案為:0.0717(MPa)1;
②在相同溫度下由于乙烯轉(zhuǎn)化率為P1<P2<P3<P4,由C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),所以增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),乙烯的轉(zhuǎn)化率提高,因此壓強(qiáng)關(guān)系是P1<P2<P3<P4,故答案為:P1<P2<P3<P4;反應(yīng)分子數(shù)減少,相同溫度下,壓強(qiáng)升高乙烯轉(zhuǎn)化率提高;
③若要進(jìn)一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外,還可以改變物質(zhì)的濃度,如從平衡體系中將產(chǎn)物乙醇分離出來,或增大水蒸氣的濃度,改變二者物質(zhì)的量的比等,
故答案為:將產(chǎn)物乙醇液化移去;增加nH2O:nC2H4比。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖所示,甲池的總反應(yīng)式為:N2H4+O2=N2+H2O,下列關(guān)于該電池工作時(shí)的說法正確的是( )
A. 該裝置工作時(shí),Ag電極上有氣體生成
B. 甲池中負(fù)極反應(yīng)為N2H4-4e-=N2+4H+
C. 甲池和乙池中的溶液的pH均減小
D. 當(dāng)甲池中消耗0.1molN2H4時(shí),乙池中理論上最多產(chǎn)生6.4g固體
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】關(guān)于下列各圖的敘述不正確的是( )
化學(xué)方程式 | 平衡常數(shù)K |
F2 + H2 = 2HF | 6.5×1095 |
Cl2 + H2 = 2HCl | 2.6×1033 |
Br2 + H2 = 2HBr | 1.9×1019 |
I2 + H2 = 2HI | 8.7×102 |
A.已知CO的燃燒熱283kJ·mol-1,O2(g) +2 H2(g) = 2H2O(g) ΔH = -483.6 kJ·mol-1,則圖甲表示CO和H2O(g)生成CO2和H2的能量變化
B.某溫度下,pH =11的NH3H2O和pH =1的鹽酸等體積混合后(不考慮混合后溶液體積的變化)恰好完全反應(yīng),反應(yīng)后的溶液中NH4+、NH3H2O與NH3三種微粒的平衡濃度之和為0.05molL-1
C.在常溫下,X2(g) 和 H2反應(yīng)生成HX的平衡常數(shù)如表乙所示,僅依據(jù)K的變化,就可以說明在相同條件下,平衡時(shí)X2(從F2到I2)的轉(zhuǎn)化率逐漸降低,且X2與H2反應(yīng)的劇烈程度逐漸減弱
D.圖丙中曲線表示常溫下向弱酸HA的稀溶液中加水稀釋過程中,的變化情況
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】世界某著名學(xué)術(shù)刊物近期介紹了一種新型中溫全瓷鐵一空氣電池,其結(jié)構(gòu)如圖所示。
下列有關(guān)該電池放電時(shí)的說法正確的是( )
A.O2-由b極移向a極
B.正極的電極反應(yīng)式為FeOx+2xe-=Fe+xO2-
C.若有22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)空氣參與反應(yīng),則電路中有4mol電子轉(zhuǎn)移
D.鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)+Fe=FeOx+xH2
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】Ⅰ.(1)同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH(化學(xué)計(jì)量數(shù)相同)分別為ΔH1、ΔH2,則ΔH1________ΔH2。
Ⅱ.肼(N2H4)可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。
(2)肼(N2H4)與氧化劑N2O4(l)反應(yīng)生成N2和水蒸氣。已知:
①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) ΔH1=-195 kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1
試計(jì)算1 mol肼(l)與N2O4(l)完全反應(yīng)生成N2和水蒸氣時(shí)放出的熱量為________,寫出肼(l)和N2O4(l)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:___________________________________________________。
(3)有關(guān)肼化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示,已知斷裂1 mol化學(xué)鍵所需的能量(kJ):
N≡N為942、O=O為500、N—N為154,則斷裂1 mol N—H鍵所需的能量是________ kJ。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】有關(guān)下圖裝置中的敘述正確的是( )
A.Pt為正極,其電極反應(yīng)為:O2+2H2O +4e-=4OH-
B.這是一個(gè)原電池裝置,利用該裝置可長時(shí)間的觀察到Fe(OH)2 沉淀的顏色
C.這是電解NaOH溶液的裝置
D.Fe為陽極,其電極反應(yīng)為:Fe-2e-+2OH-=2Fe(OH)2
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖所示是部分短周期元素原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系,則下列說法正確的是( 。
A.M在周期表中的位置為:第三周期,IV族
B.Y、Z、M、N四種元素形成的原子半徑最大的是Y
C.X、N兩種元素的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)相比,前者較低
D.Y元素和X元素可以形成Y2X2型化合物,陰、陽離子物質(zhì)的量之比為1:1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】將綠礬(FeSO47H2O)隔絕空氣條件下加強(qiáng)熱分解,已知產(chǎn)物全部為氧化物,為探究綠礬分解的反應(yīng)產(chǎn)物,某同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):
(實(shí)驗(yàn)一)為探究固體產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài),該同學(xué)將固體產(chǎn)物溶于足量的稀硫酸得到相應(yīng)的溶液,進(jìn)行以下猜想和實(shí)驗(yàn):
猜想 | 實(shí)驗(yàn)操作 | 預(yù)期現(xiàn)象 |
猜想一:鐵元素只顯_______價(jià) | ① 取溶液樣品,滴入KSCN溶液;②取溶液樣品,滴入稀酸性KMnO4溶液 | 加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象稀酸性KMnO4溶液顏色______ |
猜想二:鐵元素只顯_______價(jià) | 加入KSCN溶液呈______色;稀酸性KMnO4溶液顏色無變化 | |
猜想三:鐵元素顯+2,+3價(jià) | 加入KSCN溶液呈血紅色;稀酸性KMnO4溶液顏色褪色 |
(實(shí)驗(yàn)二)為進(jìn)一步探究該反應(yīng)的產(chǎn)物,進(jìn)行了如下圖所示的實(shí)驗(yàn):
(1)實(shí)驗(yàn)開始時(shí),點(diǎn)燃C處酒精噴燈之前應(yīng)先打開A處活塞通CO2,其目的是_________。
(2)飽和NaHCO3的作用是______,其水溶液呈堿性的原因(用離子方程式解釋)____________。
(3)該組同學(xué)稱取了55.6克綠礬按如圖裝置進(jìn)行試驗(yàn),待綠礬分解完全后,E瓶中只出現(xiàn)白色沉淀且質(zhì)量為23.3克;C中固體產(chǎn)物加入足量稀硫酸中,固體產(chǎn)物全部溶解,取溶液樣品,加入KSCN,溶液呈血紅色,取另一份溶液,加入酸性KMnO4,不褪色。根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù),可以得知綠礬分解的化學(xué)方程式為____________________________。
(4)該組同學(xué)設(shè)計(jì)的裝置存在著一個(gè)明顯的缺陷是__________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】H2O2是一種二元弱酸,對于0.1mol·L1的過氧化氫溶液,下列敘述不正確的是()
A.H2O2的電離方程式可寫作H2O2H++HO2-,HO2-H++O22-
B.加水稀釋過程中,K1(H2O2)增大,α(H2O2)增大,c(H+)增大
C.加入少量濃鹽酸,過氧化氫的電離平衡逆向移動(dòng),水的電離平衡逆向移動(dòng)
D.加入少量氯化鐵溶液,溶液中產(chǎn)生大量氣泡
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