【題目】丙烯是一種重要的化工原料,可通過丁烯催化裂解或丁烯與甲醇耦合制備。

Ⅰ.丁烯催化裂解生產(chǎn)丙烯的反應(yīng)方程式是2C4H8(g)2C3H6(g)+ C2H4(g)。

(1)已知C4H8、C3H6、C2H4的燃燒熱分別為2710.0 kJmol-1、2050.0 kJmol-1、1410.0 kJmol-1,則該反應(yīng)的ΔH_______ kJmol-1。下列操作既能提高C4H8的平衡轉(zhuǎn)化率,又能加快反應(yīng)速率的是_________。

A.升高溫度 B.增大壓強

C.增大C4H8的濃度 D.使用更高效的催化劑

(2)某溫度下,在體積為2 L的剛性密閉容器中充入2.00 mol C4H8進行上述反應(yīng),容器內(nèi)的總壓強p隨時間t的變化如下表所示:

反應(yīng)時間t/min

0

2

4

6

8

10

12

總壓強p/kPa

4.00

4.51

4.80

4.91

4.96

5.00

5.00

則0~10 min內(nèi)υ(C4H8)=_______ molL-1min-1,該溫度下的平衡常數(shù)K_______kPa(用氣體的分壓表示)。

Ⅱ.將甲醇轉(zhuǎn)化耦合到丁烯裂解過程中生產(chǎn)丙烯,主要涉及下列反應(yīng):

① 2C4H8(g)2C3H6(g)+ 2H4(g) ΔH>0

② 2CH3OH(g)C2H4(g) + 2H2O(g) ΔH<0

③ C2H4(g)+ C4H8(g)2C3H6(g) ΔH<0

已知:甲醇吸附在催化劑上,可以活化催化劑;甲醇濃度過大也會抑制丁烯在催化劑上的轉(zhuǎn)化。

(3)圖1是C3H6及某些副產(chǎn)物的產(chǎn)率與n(CH3OH)/n(C4H8)的關(guān)系曲線。最佳的n(CH3OH)/n(C4H8)約為_________。

(4)圖2是某壓強下,將CH3OH和C4H8按一定的物質(zhì)的量之比投料,反應(yīng)達到平衡時C3H6的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化曲線。由圖可知平衡時C3H6的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高呈現(xiàn)先升高后降低,其原因可能是__________________________________________________

(5)下列有關(guān)將甲醇轉(zhuǎn)化耦合到丁烯裂解過程中生產(chǎn)丙烯的說法正確的是________。

A.增大甲醇的通入量一定可以促進丁烯裂解

B.甲醇轉(zhuǎn)化生成的水可以減少催化劑上的積碳,延長催化劑的壽命

C.提高甲醇與丁烯的物質(zhì)的量的比值不能提高丙烯的平衡組成

D.將甲醇轉(zhuǎn)化引入丁烯的裂解中,可以實現(xiàn)反應(yīng)熱效應(yīng)平衡,降低能耗

【答案】+90.0 A 0.0500 1 1 300~500℃時,丁烯裂解(反應(yīng)①)為主要反應(yīng),是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正移,使C3H6的體積分?jǐn)?shù)增大;溫度高于500℃時,反應(yīng)②③均為主要反應(yīng),是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆移,使C3H6的體積分?jǐn)?shù)降低,同時溫度升高易發(fā)生副反應(yīng),C3H6可能轉(zhuǎn)化為C2H4、C3H8、C4H10、C5等,使C3H6的體積分?jǐn)?shù)降低 BD

【解析】

Ⅰ.(1)已知:C4H8C3H6、C2H4的燃燒熱分別為2710.0 kJmol12050.0 kJmol1、1410.0 kJmol1,則:①C4H8g+6O2g═4CO2g+4H2OlH1=-2710.0kJ·mol1;②2C3H6g+9O2g═3CO2g+3H2OlH2=-4100.0kJ·mol1;③C2H4g+3O2g═2CO2g+2H2OlH3=-1410.0kJ·mol1;根據(jù)蓋斯定律,①×2--③可得:2C4H8(g)2C3H6(g)+ C2H4(g),即可計算H;再結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素和平衡的移動分析判斷;

(2)在恒溫恒容的密閉容器中,壓強與氣體的總物質(zhì)的量成正比,當(dāng)反應(yīng)進行到10min時達到平衡,此時容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量為2mol×=2.5mol,設(shè)反應(yīng)生成的C2H4(g)的物質(zhì)的量為nmol,則:

2C4H8(g)2C3H6(g)+ C2H4(g)

起始物質(zhì)的量(mol 2 0 0

變化物質(zhì)的量(mol 2n 2n n

平衡物質(zhì)的量(mol 2-2n 2n n

則(2-2n+2n+n=2.5,解得:n=0.5;結(jié)合反應(yīng)速率和平衡常數(shù)公式進行計算;

Ⅱ.(3)根據(jù)圖1分析C3H6產(chǎn)率最高時n(CH3OH)/n(C4H8)的比值;

(4)結(jié)合溫度對反應(yīng)速率的影響和對反應(yīng)①②③平衡時的影響分析;

(5)結(jié)合平衡移動原理逐一分析判斷各選項。

Ⅰ.(1)已知:C4H8、C3H6C2H4的燃燒熱分別為2710.0 kJmol1、2050.0 kJmol1、1410.0 kJmol1,則:①C4H8g+6O2g═4CO2g+4H2OlH1=-2710.0kJ·mol1;②2C3H6g+9O2g═3CO2g+H2OlH2=-4100.0kJ·mol1;③C2H4g+3O2g═2CO2g+2H2OlH3=-1410.0kJ·mol1;根據(jù)蓋斯定律,①×2--×2可得:2C4H8(g)2C3H6(g)+ C2H4(g),則此反應(yīng)的H=-2710.0kJ·mol1×2--4100.0kJ·mol1--1410.0kJ·mol1=90.0kJ·mol1;

A.升高溫度,反應(yīng)速率加快,且平衡向正反應(yīng)方向移動,能提高C4H8的平衡轉(zhuǎn)化率,故A正確;B.增大壓強,反應(yīng)速率加快,但平衡向逆反應(yīng)方向移動,降低C4H8的平衡轉(zhuǎn)化率,故B錯誤;C.增大C4H8的濃度,反應(yīng)速率加快,但C4H8的平衡轉(zhuǎn)化率降低,故C錯誤;D.使用更高效的催化劑,反應(yīng)速率加快,但平衡不移動,不影響C4H8的平衡轉(zhuǎn)化率,故D錯誤;故答案為A

(2)在恒溫恒容的密閉容器中,壓強與氣體的總物質(zhì)的量成正比,當(dāng)反應(yīng)進行到10min時達到平衡,此時容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量為2mol×=2.5mol,設(shè)反應(yīng)生成的C2H4(g)的物質(zhì)的量為nmol,則:

2C4H8(g)2C3H6(g)+ C2H4(g)

起始物質(zhì)的量(mol 2 0 0

變化物質(zhì)的量(mol 2n 2n n

平衡物質(zhì)的量(mol 2-2n 2n n

則(2-2n+2n+n=2.5,解得:n=0.5

0~10 min內(nèi)υ(C4H8)mol·L1·min1=0.0500mol·L1·min1;該溫度下的平衡常數(shù)K=1kPa;

Ⅱ.(3)由圖1可知當(dāng)n(CH3OH)/n(C4H8)約為1C3H6的產(chǎn)率是最高;

(4)由圖2可知,300~500℃時,丁烯裂解(反應(yīng)①)為主要反應(yīng),是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正移,使C3H6的體積分?jǐn)?shù)增大;溫度高于500℃時,反應(yīng)②③均為主要反應(yīng),是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆移,使C3H6的體積分?jǐn)?shù)降低,同時溫度升高易發(fā)生副反應(yīng),C3H6可能轉(zhuǎn)化為C2H4C3H8、C4H10、C5等,使C3H6的體積分?jǐn)?shù)降低。

(5)A.反應(yīng)②中生成的C2H4抑制反應(yīng)①中C4H8(g)的分解,則增大甲醇的通入量不一定可以促進丁烯裂解,故A錯誤;B.碳和水在高溫度下生成COH2,則甲醇轉(zhuǎn)化生成的水可以減少催化劑上的積碳,延長催化劑的壽命,故B正確;C.反應(yīng)②中生成的C2H4促進反應(yīng)③中C4H8(g)轉(zhuǎn)化為C3H6(g),有利于提高丙烯的產(chǎn)量,則適當(dāng)提高甲醇與丁烯的物質(zhì)的量的比值可以提高丙烯的平衡組成,故C錯誤;D.反應(yīng)②中提高甲醇的量,可利用反應(yīng)放出的熱量促進反應(yīng)①平衡正向移動,達到反應(yīng)熱效應(yīng)平衡,降低能耗效果,故D正確;故答案為BD

練習(xí)冊系列答案
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A. 電極c與b相連,d與a相連

B. 左側(cè)電解槽中;Si優(yōu)先于Cu被氧化

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【題目】下列關(guān)于阿伏加德羅常數(shù)的說法中不正確的是(

A.6.02×1023叫做阿伏加德羅常數(shù)

B.12g12C含有的碳原子數(shù)就是阿伏加德羅常數(shù)的值

C.含有阿伏加德羅常數(shù)值個微粒的物質(zhì)是1mol

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【題目】由甲醇、氧氣和溶液構(gòu)成的新型手機電池,可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電。

(1)寫出該電池負(fù)極電極反應(yīng)式______

(2)若以該電池為電源,用石墨作電極電解含有如下離子的溶液。

離子

電解一段時間后,當(dāng)兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象),陽極上發(fā)生的電極反應(yīng)為______;陰極收集到的氣體體積為(標(biāo)準(zhǔn)狀況)______。

(3)若用該電池做電源,用石墨做電極電解硫酸銅溶液,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移時,實際上消耗的甲醇的質(zhì)量比理論上大,可能原因是______。

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a. b. c. d.

(2)以鋁材為陽極,在溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極電極反應(yīng)式為______

取少量廢電解液,加入溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀,產(chǎn)生沉淀的原因是______(用化學(xué)用語回答)

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下列說法不正確的是(

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③由濾液B制備氯化鋁晶體涉及的操作為:邊滴加濃鹽酸邊蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、

(填操作名稱)、洗滌。

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Fe2++ ClO+ = Fe(OH)3↓+ C1+

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