【題目】乙酸是生物油的主要成分之一,乙酸制氫具有重要意義:

反應(yīng)I(熱裂解):CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g) △H1

反應(yīng)II(脫羧基):CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g) △H2

已知:反應(yīng)I的活化能為(E5-E2kJ,反應(yīng)I逆反應(yīng)的活化能為(E5-E3kJ,反應(yīng)II的活化能為(E4-E2kJ,反應(yīng)II逆反應(yīng)的活化能為(E4-E1kJ,E1E5能量依次增大

1H1+△H2=___________kJ/mol (用有關(guān)E的代數(shù)式表示);

2)在不同溫度下,向密閉容器中充入等量醋酸蒸汽,反應(yīng)相同時間后,測得各氣體的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖所示:

650℃之前,氫氣產(chǎn)率低于甲烷的原因是;________________________________;

650℃之后,隨著溫度升高后,氫氣產(chǎn)率高于甲烷的原因是:___________;(填編號)

a. 反應(yīng)II速率減慢

b. 反應(yīng)I速率加快的程度比反應(yīng)II

c. 反應(yīng)I正向移動,而反應(yīng)II逆向移動

d. 反應(yīng)I正向移動的程度大于反應(yīng)II正向移動的程度

根據(jù)圖像分析,該容器中一定發(fā)生了另外的副反應(yīng),理由是:______________。

3)投入一定量的乙酸,在相同壓強下,經(jīng)過相同反應(yīng)時間測得如下實驗數(shù)據(jù):

溫度(

催化劑

CH3COOH轉(zhuǎn)化率

H2的選擇性

550

14.5

40.2

550

11.1

62.1

600

11.2

41.2

600

10.3

63.3

H2的選擇性:轉(zhuǎn)化的CH3COOH中生成H2的百分比

表中實驗數(shù)據(jù)表明,在相同溫度下不同的催化劑對CH3COOH轉(zhuǎn)化成H2的選擇性有顯著的影響,其原因是________。

有利于提高CH3COOH轉(zhuǎn)化為H2平衡轉(zhuǎn)化率的措施有________。

A.使用催化劑甲 B.使用催化劑乙

C.升高反應(yīng)溫度 D.增加反應(yīng)物的濃度

4)利用合適的催化劑使另外的副反應(yīng)不發(fā)生。溫度為TK,達到平衡時,總壓強為PkPa,反應(yīng)I消耗乙酸40%,反應(yīng)II消耗乙酸20%,乙酸體積分數(shù)為__________(計算結(jié)果保留l位小數(shù),下同);反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kp_________kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),某物質(zhì)分壓=總壓×該物質(zhì)的體積分數(shù))。

【答案】E1+E3-2E2 反應(yīng)I的活化能高于反應(yīng)II,使生成H2的速率低于生成CH4的速率 bc 根據(jù)反應(yīng)I看出,生成COH2的比例為11,但圖像中這兩種氣體的產(chǎn)率顯然非11。 此時反應(yīng)未達到平衡,不同的催化劑對反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同,因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響。 C 16.7%

【解析】

(1)已知:反應(yīng)I的活化能為(E5-E2)kJ,反應(yīng)I逆反應(yīng)的活化能為(E5-E3)kJ,反應(yīng)II的活化能為(E4-E2)kJ,反應(yīng)II逆反應(yīng)的活化能為(E4-E1)kJ,E1E5能量依次增大,根據(jù)上述關(guān)系,畫出圖像分析,根據(jù)H=生成物總能量-反應(yīng)物總能量計算;

(2)①650℃之前,脫酸基反應(yīng)活化能低速率快,故氫氣產(chǎn)率低于甲烷;

熱裂解反應(yīng)CH3COOH(g)→2CO(g)+2H2(g)正向是吸熱反應(yīng),升高溫度有利于反應(yīng)正向進行,并且平衡進行的程度增大,而脫酸基反應(yīng)CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)正向是放熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)會逆向進行,并且平衡進行的程度減小,據(jù)此解答;

圖象分析可知,反應(yīng)生成COH2的比例為11,結(jié)合圖象中氣體物質(zhì)的量之比分析判斷;

(3)①不同的催化劑的催化能力不同,且催化劑具有選擇性;

CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)正向是吸熱反應(yīng),提高CH3COOH轉(zhuǎn)化為H2平衡轉(zhuǎn)化率,應(yīng)使平衡正向移動,可升高溫度,減小生成物的濃度;

(4)設(shè)起始時n(CH3COOH)=1mol,熱裂解反應(yīng)消耗乙酸40%,根據(jù)熱裂解反應(yīng)CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)n(CO)=n(H2)=0.4mol×2=0.8mol,脫酸基反應(yīng)消耗乙酸20%,根據(jù)脫酸基反應(yīng)CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)n(CH4)=n(CO2)=0.2mol,平衡時剩余n(CH3COOH)=1mol0.4mol0.2mol=0.4mol,根據(jù)體積分數(shù)公式和壓強平衡常數(shù)表達式分別計算。

(1)已知:反應(yīng)I的活化能為(E5-E2)kJ,反應(yīng)I逆反應(yīng)的活化能為(E5-E3)kJ,反應(yīng)II的活化能為(E4-E2)kJ,反應(yīng)II逆反應(yīng)的活化能為(E4-E1)kJ,E1E5能量依次增大,根據(jù)上述關(guān)系,畫出圖像分析,根據(jù)H=生成物總能量-反應(yīng)物總能量可得,H1=E3-E2H2=E1-E2,則△H1+H2= E3-E2+E1-E2= E3+E1-2E2;

(2)①650℃之前,脫酸基反應(yīng)活化能低速率快,反應(yīng)I的活化能高于反應(yīng)II,使生成H2的速率低于生成CH4的速率,故氫氣產(chǎn)率低于甲烷;

根據(jù)(1)畫出的圖像分析熱裂解反應(yīng)CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)正向是吸熱反應(yīng),升高溫度有利于反應(yīng)正向進行,并且平衡進行的程度增大,使H2的生成量增多,而脫酸基反應(yīng)CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)正向是放熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)會逆向進行,使CH4的生成量減少,所以隨著溫度升高后,熱裂解反應(yīng)速率加快,同時氫氣產(chǎn)率高于甲烷,故選bc;

反應(yīng)Ⅰ(熱裂解):CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)根據(jù)反應(yīng)I看出,生成COH2的比例為1:1,但圖像中這兩種氣體的產(chǎn)率顯然非1:1,說明該容器中一定發(fā)生了另外的副反應(yīng);

(3)①由圖上的數(shù)據(jù)可以知道在一定時間內(nèi),反應(yīng)未達到平衡,不同的催化劑對反應(yīng)的催化能力不同,因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響;

②A.催化劑無法改變平衡轉(zhuǎn)化率,故A錯誤;

B.催化劑無法改變平衡轉(zhuǎn)化率,故B錯誤;

C.反應(yīng)I為吸熱反應(yīng),所以升高溫度,平衡正向進行,轉(zhuǎn)化率增大,故C正確;

D.增大反應(yīng)物的濃度,能使平衡正向進行,但不能增大CH3COOH的轉(zhuǎn)化率,故D錯誤;

答案選C。

(4)設(shè)起始時n(CH3COOH)=1mol,熱裂解反應(yīng)消耗乙酸40%,根據(jù)熱裂解反應(yīng)CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)n(CO)=n(H2)=0.4mol×2=0.8mol,脫酸基反應(yīng)消耗乙酸20%,根據(jù)脫酸基反應(yīng)CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)n(CH4)=n(CO2)=0.2mol,剩余n(CH3COOH)=1mol0.4mol0.2mol=0.4mol,所以平衡時乙酸體積分數(shù)=×100%=16.7%;平衡時p(CO)=p(H2)=×p=,p(CH3COOH)=×p=,熱裂解反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=。

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】磷酸鐵(FePO4)常用作電極材料、陶瓷及制藥等。以硫鐵礦(主要成分是FeS2及少量SiO2、Fe3O4)為原料制備磷酸鐵的流程如下:

(1)焙燒時FeS2轉(zhuǎn)化為Fe2O3,該反應(yīng)中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為___________。

(2)“酸浸時為加速溶解,采取的措施有_________________________________(任寫兩種)。

(3)濾渣1___________。

(4)氧化步驟是將少量的Fe2轉(zhuǎn)化為Fe3,試劑R最好選擇___________(填字母)

A.KMnO4 B.H2O2 C.稀硝酸

(5)寫出沉鐵時反應(yīng)的離子方程式______________________________________________。

(6)1 t硫鐵礦中含FeS2 a mol、Fe3O4 b mol,按上述流程生成c tFePO4,則FePO4的產(chǎn)率為__________________。(用含a、bc的算式表示,不必化簡)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】WX、YZ四種短周期元素,它們在周期表中位置如圖所示,下列說法不正確的是(  )

A.Z、Y、W的最高價氧化物的水化物的酸性依次減弱

B.Z、Y、X的原子半徑依次減小,非金屬性依次減弱

C.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:H2XH2Y

D.W的位置是第二周期第ⅣA

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知M是短周期金屬元素,XY是短周期非金屬元素,且XM、Y的原子序數(shù)依次增大。三者組成的物質(zhì)M3XY(可視為M2XMY)是一種良好的離子導(dǎo)體。研究者在常壓下利用下列反應(yīng)合成M3XY: 2M + 2MXA +2MY==2M3XY +A2。其中常溫常壓下A2是無色無味氣體,已知上述反應(yīng)中消耗0.92 g M的單質(zhì)可得到標準狀況下448 mLA2。下列有關(guān)說法正確的是

A.簡單離子半徑:YMX

B.簡單氫化物的沸點:X小于Y

C.MXA是共價化合物

D.M3XY溶于水后溶液呈堿性

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】工業(yè)上可利用電解原理間接氧化法降解處理含有機污染物的廢水,其原理如圖所示,下列說法錯誤的是

A.介質(zhì)離子在電極A上發(fā)生氧化反應(yīng),電極A為陽極

B.介質(zhì)離子被氧化得到的強氧化劑可能為Cl2O2

C.有機污染物在石墨電極上被還原為無污染物質(zhì)

D.若介質(zhì)離子為OH,電極B上發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+2e=H2↑+ 2OH

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,請回答下列問題:

1)基態(tài)鈦原子的價層電子排布圖為__________,其原子核外共有______種空間運動狀態(tài)不同的電子,金屬鈦的堆積方式如圖所示,為________(填堆積方式)堆積

2已知TiCl4在通常情況下是無色液體,熔點為-37,沸點為136,均高于結(jié)構(gòu)與其相似的CCl4,主要原因是_______。

②TiCl4可溶于濃鹽酸得H2[TiCl6],向溶液中加入NH4Cl濃溶液可析出黃色的(NH4)2[TiCl6]晶體。該晶體中微觀粒子之間的作用力有______。

A.離子鍵 B.共價鍵 C.分子間作用力 D.氫鍵 E.金屬鍵

3)硫酸氧鈦晶體中陽離子為鏈狀聚合形式,結(jié)構(gòu)如圖所示,其中Ti-O-Ti在一條直線上。該陽離子化學(xué)式為__________,其中O原子的雜化方式為_______。

420167月,研究人員發(fā)現(xiàn)了某種鈦金合金的化學(xué)式是Ti3Au,它具有生物相容性,是理想的人工髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié);其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù)為a pm,最近的Ti原子距離為,A原子的坐標參數(shù)為(,,),則B原子坐標參數(shù)為_______,距離Ti原子次近Ti原子有_______個,Ti-Au間最近距離為_______pm

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】當(dāng)電解質(zhì)中某離子的濃度越大時,其氧化性或還原性越強。利用這一性質(zhì),有人設(shè)計出如圖所示濃差電池”(其電動勢取決于物質(zhì)的濃度差,是由一種物質(zhì)從高濃度向低濃度轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的)。實驗開始先斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列說法錯誤的是

A.斷開K1、閉合K2,一段時間后電流計指針歸零,此時兩池Ag+濃度相等

B.斷開K1、閉合K2,當(dāng)轉(zhuǎn)移0.1mol e-時,乙池溶液質(zhì)量增加17.0 g

C.當(dāng)電流計指針歸零后,斷開K2、閉合K1,一段時間后B電極的質(zhì)量增加

D.當(dāng)電流計指針歸零后,斷開K2、閉合K1,乙池溶液濃度增大

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知:還原性HSO3>I,氧化性IO3>I2。在含0.3mol NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液。加入KIO3和析出I2的物質(zhì)的量的關(guān)系曲線如右圖所示。下列說法不正確的是

A0b間的反應(yīng)可用如下離子方程式表示:3HSO3IO3=3SO42I3H

Ba點時消耗NaHSO3的物質(zhì)的量為0.12mol

C.當(dāng)溶液中II2的物質(zhì)的量之比為52時,加入的KIO30.18mol

Db點時的還原產(chǎn)物可能是KINaI,bc間的還原產(chǎn)物是I2

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】可降解聚合物 P 的合成路線如圖:

已知:.

1A的含氧官能團名稱是______

2)羧酸a的電離方程式是______。

3B→C的化學(xué)方程式是______。

4)化合物D苯環(huán)上的一氯代物有2種,D的結(jié)構(gòu)簡式是______。

5E→F中反應(yīng)①和②的反應(yīng)類型分別是______、______

6F的結(jié)構(gòu)簡式是______。

7G→聚合物P的化學(xué)方程式是______。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案