【題目】甲烷在日常生活及有機(jī)合成中用途廣泛。某研究小組研究甲烷在高溫下氣相裂解反應(yīng)的原理及其應(yīng)用。

(1)已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O △H=- Q1kJ·mol-1

C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) △H=- Q2kJ·mol-1

H2(g)+ O2=(g)=H2O(l) △H=- Q3kJ·mol-1

則甲烷氣相裂解反應(yīng):2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)的△H=____________kJ·mol-1

(2)該研究小組在研究過程中得出當(dāng)甲烷分解時,幾種氣體平衡時分壓(Pa)與溫度(℃)的關(guān)系如圖所示。

①T1℃時,向2L恒容密閉容器中充入0.3molCH4,發(fā)生反應(yīng)2CH4(g) C2H6(g)+2H2 (g),達(dá)到平衡時,測得c(C2H4)=c(CH4)。該反應(yīng)達(dá)到平衡時,CH4的轉(zhuǎn)化率為_________________

②對上述平衡狀態(tài),若改變溫度至T2℃,經(jīng)10s后再次達(dá)到平衡,c(CH4)=2c(C2H4),則10s內(nèi)C2H4平均反應(yīng)速率r(C2H4) =__________,上述變化過程中T1______T2(填“>”或“<”),判斷理由是_________________。

③對于容器中發(fā)生的2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g),列式計算該反應(yīng)在圖中A點溫度時的平衡常數(shù)K_____(用平衡分壓代替平衡濃度);(已知1g0.05=-1.3)。若只改變一個反應(yīng)條件使該反應(yīng)的平衡常數(shù)的K值變大。則該條件是:_________(填序號)

A.可能減小了C2H2的濃度 B.一定是升高了溫度

C.可能增大了反應(yīng)體系的壓強(qiáng) D.可能使用了催化劑

【答案】 (3Q3+Q2-2Q1) 66.7% 0.00125mol·L-1·S-1 > 從圖象判斷出該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),對比T1℃到T2℃,CH4濃度增大,說明平衡逆向移動,則T1>T2 5×104 B

【解析】本題主要考查影響化學(xué)平衡的外界因素及有關(guān)化學(xué)平衡的計算。

(1)將已知熱化學(xué)方程式分別表示為①、、,3+-2①得甲烷氣相裂解反應(yīng):2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)H=(3Q3+Q2-2Q1)kJ·mol-1。

(2) ①達(dá)到平衡時,由碳元素守恒可得c(C2H4)=c(CH4)=0.1mol,CH4的轉(zhuǎn)化率為0.2mol/0.3mol=66.7%。

②由碳元素守恒可得c(CH4)=2c(C2H4)=0.15mol, r(C2H4)=r(CH4)/2=0.05/2/2/10mol·L-1·S-1=0.00125mol·L-1·S-1,上述變化過程中T1>T2,判斷理由是從圖象判斷出該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),對比T1T2CH4濃度增大,說明平衡逆向移動,則T1>T2。

③該反應(yīng)在圖中A點溫度時CH4(g)、C2H2(g)H2(g)的平衡分壓分別為103、0.05、1042CH4(g)C2H2(g)+3H2(g),對應(yīng)的平衡常數(shù)K=1012×0.05/106= 5×104。

若只改變一個反應(yīng)條件使該反應(yīng)的平衡常數(shù)的K值變大。則該條件是:B。理由:A.溫度不變,K不變;B. 從圖象判斷出該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升溫平衡右移,K增大;C. 溫度不變,K不變;D. 溫度不變,K不變。故選B。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】苯甲酸是常用的防腐劑和重要的醫(yī)藥原料。一種藥用苯甲酸的制備方法如下:

Ⅰ.在反應(yīng)罐中加入甲苯、飽和KMnO4溶液、Fe2O3(催化劑),加熱、回流數(shù)小時,充分反應(yīng)。

Ⅱ.反應(yīng)結(jié)束后,改為蒸餾裝置。加熱蒸餾,直至冷凝管壁不再出現(xiàn)油珠。

Ⅲ.將反應(yīng)罐中的混合物趁熱過濾,濾渣用少量熱水洗滌。

Ⅳ.向濾液中滴加濃鹽酸酸化至pH=2,抽濾,用少量水洗滌,干燥得苯甲酸粗品。

Ⅴ.將粗苯甲酸加入……,結(jié)晶、洗滌、過濾,得到藥用純苯甲酸。

已知:相關(guān)物質(zhì)的溶解度g/mL

溫度(

25

50

60

苯甲酸

在水中

0.0034

0.0085

0.0095

在乙醇中

0.4

0.7

1

氯化鉀

在乙醇中

難溶

1Ⅰ中發(fā)生的主要反應(yīng)為:(未配平),則Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______。

2Ⅱ中蒸餾的目的是______。

3Ⅲ中趁熱過濾的目的是______。

4將Ⅴ中操作補(bǔ)充完整:______。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】關(guān)于容量瓶的使用,下列操作不正確的是(  )

A.容量瓶是不能作為反應(yīng)容器或長期貯存溶液的容器

B.用蒸餾水洗滌后不需要將容量瓶烘干

C.為了便于操作,濃溶液稀釋或固體溶解可直接在容量瓶中進(jìn)行

D.為了使所配溶液濃度均勻,定容結(jié)束后,要搖勻

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】工業(yè)上以鉻鐵礦(主要成分為FeOCr2O3)、碳酸鈉、氧氣、和硫酸為原料生產(chǎn)重鉻酸鈉(Na2Cr2O72H2O),其主要反應(yīng)為:

14FeOCr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2

22Na2CrO4+H2SO4Na2SO4+Na2Cr2O7+H2O

下列說法正確的是(  )

A. 反應(yīng)(1)和(2)均為氧化還原反應(yīng)

B. 反應(yīng)(1)的氧化劑是O2,還原劑是FeOCr2O3

C. 高溫下,O2的氧化性強(qiáng)于Fe2O3,弱于Na2CrO4

D. 反應(yīng)(1)中每生成1molNa2CrO4時電子轉(zhuǎn)移3mol

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】實驗小組模擬工業(yè)上海水提溴,設(shè)計如下實驗。 回答下列問題:

Ⅰ. 利用如圖所示裝置富集溴:

實驗步驟:

①關(guān)閉 k1、k3,打開k2,向裝置A 中通入足量Cl2,充分反應(yīng);

②停止通Cl2,關(guān)閉k2,打開 k1、k3 和k4, 向裝置A 中通入足量熱空氣,同時向裝置C中通入足量SO2,充分反應(yīng);

③停止通氣體,關(guān)閉k1、k4

(1)a 的名稱為___________。

(2) 步驟①中主要反應(yīng)的離子方程式為_____________

(3) 步驟②中通入熱空氣的作用為_______。 裝置 C 發(fā)生富集溴的反應(yīng)中,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為____________;實際參加反應(yīng)的SO2 的物質(zhì)的量大于理論值,主要原因為_____________(用化學(xué)方程式表示)。

Ⅱ.制備溴:

富集溴的過程結(jié)束后,繼續(xù)向裝置 C 中通入 Cl2,充分反應(yīng)后蒸餾。

(4)下列蒸餾裝置正確的是_____(填選項字母)。

(5) 裝置 A 中加入V mL 含 Br的濃度為 c mol·L-1的濃縮海水,蒸餾所得溴單質(zhì)的質(zhì)量為 m g, 則該實驗中溴單質(zhì)的產(chǎn)率為__________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】反應(yīng)CO32-+2H+=CO2↑+H2O中的H+不能表示

A.醋酸B.硫酸氫鈉C.硝酸D.鹽酸

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】使用錯別字,往往曲解了概念本身的含義,下列名詞用字正確的是

A. 甲笨 B. 乙稀 C. 乙酸乙脂 D. 正戊烷

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上,一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗,在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b),如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是( )

A. 液滴中的Cla區(qū)向b區(qū)遷移

B. 液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e=4OH

C. 液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕,生成的Fe2a區(qū)向b區(qū)遷移,與b區(qū)的OH形成Fe(OH)2,進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹

D. 若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板,在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液,則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為:Cu-2e=Cu2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】如圖所示是碳酸鈣(CaCO3)25 ℃100 ℃兩種情況下,在水中的溶解平衡曲線。下列有關(guān)說法正確的是

A. CaCO3(s) Ca2+(aq)+ CO32(aq) ΔH<0

B. a、b、c、d四點對應(yīng)的溶度積Ksp相等

C. 溫度不變,蒸發(fā)水,可使溶液由a點變到c

D. 25 ℃時,CaCO3Ksp=2.8×10-9

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