【題目】化工原料異丁烯(C4H8)可由異丁烷(C4H10)直接催化脫氫制備:C4H10(g) C4H8(g) + H2(g)ΔH=+139 kJ/mol
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為_________________。
(2)一定條件下,以異丁烷為原料生產(chǎn)異丁烯。溫度、壓強(qiáng)改變對異丁烷平衡轉(zhuǎn)化率的
影響如下圖所示。
①判斷p1、p2的大小關(guān)系:p1_________________(填“>”或“<”)p2,理由是_________________。
②若異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率為40%,則平衡混合氣中異丁烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最多為______%(保留小數(shù)點(diǎn)后1位)。
(3)目前,異丁烷催化脫氫制備異丁烯的研究熱點(diǎn)是催化活性組分以及載體的選擇。下表是以V-Fe-K-O為催化活性物質(zhì),反應(yīng)時(shí)間相同時(shí),測得的不同溫度、不同載體條件下的數(shù)據(jù)。
溫度/℃ | 570 | 580 | 590 | 600 | 610 | |
以γ-Al2O3為載體 | 異丁烷轉(zhuǎn)化率/% | 36.41 | 36.49 | 38.42 | 39.23 | 42.48 |
異丁烯收率/% | 26.17 | 27.11 | 27.51 | 26.56 | 26.22 | |
以TiO2為載體 | 異丁烷轉(zhuǎn)化率/% | 30.23 | 30.87 | 32.23 | 33.63 | 33.92 |
異丁烯收率/% | 25.88 | 27.39 | 28.23 | 28.81 | 29.30 |
說明:收率=(生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物的原料量/原料的進(jìn)料量)×100%
①由上表數(shù)據(jù),可以得到的結(jié)論是____________(填字母序號)。
a.載體會影響催化劑的活性
b. 載體會影響催化劑的選擇性
c.載體會影響化學(xué)平衡常數(shù)
②分析以γ-Al2O3為載體時(shí)異丁烯收率隨溫度變化的可能原因:___________。
【答案】 < 該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng);圖象表明,溫度一定時(shí),壓強(qiáng)由p1變?yōu)?/span>p2,異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率減小,平衡逆向移動(dòng),可知p1<p2 28.6 ab 溫度升高時(shí)異丁烯的收率增加的可能原因:催化劑活性增加,反應(yīng)速率加快,平衡正向移動(dòng)(或其他合理原因);溫度繼續(xù)升高,異丁烯的收率下降的可能原因:催化劑的選擇性下降,發(fā)生副反應(yīng)的異丁烷的比例增加(或其他合理原因)
【解析】
(1)化學(xué)平衡常數(shù)=,則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=,
答案為:;
(2)①根據(jù)反應(yīng)C4H10(g) C4H8(g) + H2(g),該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng);圖象表明,溫度一定時(shí),壓強(qiáng)由p1變?yōu)?/span>p2,異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率減小,平衡逆向移動(dòng),可知p1<p2,
答案為:<;該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng);圖象表明,溫度一定時(shí),壓強(qiáng)由p1變?yōu)?/span>p2,異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率減小,平衡逆向移動(dòng),可知p1<p2;
②設(shè)異丁烷初始物質(zhì)的量為a,平衡轉(zhuǎn)化率為40%,則根據(jù)反應(yīng)利用三段式:
C4H10(g) C4H8(g)+H2(g)
初始(mol) a 0 0
變化(mol) 40% a 40% a 40% a
平衡(mol) (1-40%) a 40% a 40% a
則平衡混合氣中異丁烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最多為×100%=28.6%,
答案為:28.6;
(3)①a. 由上表數(shù)據(jù),相同溫度下,同一催化劑選擇不同的載體異丁烷轉(zhuǎn)化率和異丁烯收率不同,即催化效果不同,說明不同載體會影響催化劑的活性,故a正確;
b. 以γ-Al2O3為載體時(shí),隨著溫度的升高異丁烷轉(zhuǎn)化率不斷升高,而異丁烯收率基本不變;以TiO2為載體時(shí),異丁烷轉(zhuǎn)化率和異丁烯收率都隨著溫度的升高而增大,說明不同的載體會影響催化劑的選擇性,故b正確;
c.化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與催化劑或催化劑載體無關(guān),故c錯(cuò)誤;
答案選ab;
②以γ-Al2O3為載體時(shí)溫度升高時(shí),異丁烯的收率增加的可能原因:催化劑活性增加,反應(yīng)速率加快,平衡正向移動(dòng);溫度繼續(xù)升高,異丁烯的收率下降的可能原因:催化劑的選擇性下降,發(fā)生副反應(yīng)的異丁烷的比例增加,
答案為:溫度升高時(shí)異丁烯的收率增加的可能原因:催化劑活性增加,反應(yīng)速率加快,平衡正向移動(dòng)(或其他合理原因);溫度繼續(xù)升高,異丁烯的收率下降的可能原因:催化劑的選擇性下降,發(fā)生副反應(yīng)的異丁烷的比例增加(或其他合理原因)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,工業(yè)上由鉻鐵礦(主要成分為FeOCr2O3、SiO2等)制備,制備流程如圖所示:
已知:a.步驟①的主要反應(yīng)為:2FeOCr2O3+4Na2CO3+ 7NaNO3 4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2
b.Cr2O42-+2H+ Cr2O72-+H2O,下列說法不正確的是
A. 步驟①反應(yīng)中Na2CrO4和Fe2O3為氧化產(chǎn)物
B. 步驟①熔融、氧化可以在石英坩堝中進(jìn)行
C. 濾渣2中含有H2SiO3
D. 步驟④調(diào)濾液2的pH使之變小有利于Cr2O72-生成
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】利用固體表面催化工藝進(jìn)行NO分解的過程如下圖所示。
下列說法不正確的是
A.NO屬于共價(jià)化合物
B.O2含有非極性共價(jià)鍵
C.過程②吸收能量,過程③釋放能量
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,NO分解生成11.2LN2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6.02×1023
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】設(shè)阿伏加德羅常數(shù)為NA,則下列說法正確的是( )
A.36.5gHCl中H+數(shù)目為NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L氨水中含有NA個(gè)NH3分子
C.常溫常壓下,1.6gO2和O3的混合氣體中含有氧原子數(shù)為0.1 NA
D.0.1 mol·L—1NaCl溶液中陰離子總數(shù)為0.1 NA
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列敘述正確的是( )
A. 48gO3氣體含有6.02×1023個(gè)O3分子
B. 常溫常壓下,4.6gNO2氣體含有1.81×1023個(gè)NO2分子
C. 0.5mol·L-1CuCl2溶液中含有3.01×1023個(gè)Cu2+
D. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,33.6LH2O含有9.03×1023個(gè)H2O分子
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖是部分短周期元素化合價(jià)與原子序數(shù)的關(guān)系圖,下列說法不正確的是
A. 離子半徑: X>Y>Z
B. WX3和水反應(yīng)形成的化合物是離子化合物
C. 最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物酸性:R>W
D. Y和Z兩者最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物能相互反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】能源是現(xiàn)代社會發(fā)展的支柱之一。
(1)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,主要表現(xiàn)為熱量的變化。
①下列反應(yīng)中,屬于放熱反應(yīng)的是_________(填字母)。
a.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl混合攪拌
b.高溫煅燒石灰石
c.鋁與鹽酸反應(yīng)
②某同學(xué)進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn),測量稀鹽酸與燒堿溶液中和反應(yīng)的能量變化。實(shí)驗(yàn)表明,反應(yīng)溫度升高;由此判斷該反應(yīng)是_____________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng),其離子方程式是__________________________。
(2)電能是現(xiàn)代社會應(yīng)用最廣泛的能源之一。如圖所示的原電池裝置中,負(fù)極是____,正極上能夠觀察到的現(xiàn)象是________,正極的電極反應(yīng)式是____________。原電池工作一段時(shí)間后,若消耗鋅6.5 g,則放出氣體_______g。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在1×105Pa和298K時(shí),將1mol氣態(tài)AB分子分離成氣態(tài)A原子和B原子所需要的能量稱為鍵能(kJ·mol-1)。下面是一些共價(jià)鍵的鍵能:(已知氨分子中有三個(gè)等價(jià)的氮?dú)涔矁r(jià)鍵)
共價(jià)鍵 | H2分子 | N2分子 | NH3分子 |
鍵能(kJ·mol-1) | 436 | 945 | 391 |
(1)根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷工業(yè)合成氨的反應(yīng)是__(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng);
(2)在298K時(shí),取1molN2和3molH2放入一密閉容器中,在催化劑存在下進(jìn)行反應(yīng),理論上生成2molNH3時(shí)放出或吸收的熱量為Q,則Q為___。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】有一種被稱為“軟電池”的紙質(zhì)電池,其總反應(yīng)為:Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH。下列說法正確的是( )
A.該電池中Zn作正極
B.Zn電極上發(fā)生還原反應(yīng)
C.該電池工作時(shí)電流由Zn經(jīng)導(dǎo)線流向MnO2
D.當(dāng)6.5gZn完全溶解時(shí),流經(jīng)電路的電子個(gè)數(shù)約為1.204×l023
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