Question

【題目】2-丁烯是一種重要的有機(jī)化工原料。回答下列問(wèn)題：

（1）已知2-丁烯有順、反兩種同分異構(gòu)體，可表示為順、反。一定條件下，它們分別發(fā)生加成反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

①順：

。

②反：

相同條件下，兩種氣體之間存在如下轉(zhuǎn)化：

該反應(yīng)的△H=________。下列敘述中，能表明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是________（填序號(hào)）。

a．順－C4H8的含量保持不變

b．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

c．混合氣體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變

達(dá)到平衡后，若要進(jìn)一步提高體系中反－C4H8的含量，可采取的措施是___________________________。

（2）2-丁烯與氯氣反應(yīng)時(shí)，一般用鎳作催化劑。鎳具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性，是許多領(lǐng)域尤其是高科技產(chǎn)業(yè)的重要原料。

①羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應(yīng)依次為：

Ⅰ．Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g) △H<0

Ⅱ．Ni(CO)4(g) Ni(s)＋4CO(g)

則下圖中能反映出羰基法提純粗鎳過(guò)程中能量變化的是________。

②一定條件下，在2L密閉容器中制備Ni(CO)4，粗鎳（所含雜質(zhì)不與CO反應(yīng)）剩余質(zhì)量和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。Ni(CO)4在0～10min的平均反應(yīng)速率為________mol/(L·min)。

③若反應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，重新達(dá)到平衡時(shí)________（填序號(hào)）。

a．平衡常數(shù)K增大 b．CO的濃度減小 c．v逆[Ni(CO)4]增大

④設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案用羰基法提純粗鎳：將粗鎳粉末裝入玻璃管一端，抽真空后充入CO并封管，______________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 降低溫度 a 0.0475 b 控制溫度在50℃，一段時(shí)間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳

【解析】

（1）將方程式①-②得目標(biāo)方程式，焓變進(jìn)行相應(yīng)的改變；可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；若要進(jìn)一步提高體系中反C4H8的含量可以采用降低溫度的方法；

（2）①反應(yīng)I放出熱量，說(shuō)明反應(yīng)物總能量大于生成物總能量；反應(yīng)II應(yīng)該吸收熱量，則反應(yīng)物總能量小于生成物總能量；

②隨反應(yīng)進(jìn)行，粗鎳減少的質(zhì)量即為參加反應(yīng)①消耗的鎳的質(zhì)量， 1-10min內(nèi)粗鎳質(zhì)量減少100g-41g=59g；在0～10min，生成Ni的物質(zhì)的量==0.95mol，v=；

③若反應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，正逆反應(yīng)速率都減小，平衡逆向移動(dòng)；

④50℃Ni反應(yīng)生成Ni（CO）4，230℃時(shí)Ni（CO）4分解生成Ni，通過(guò)改變溫度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

（1）根據(jù)蓋斯定律，由①－②可得：

△H=（-119.8kJ/mol）-（-112.7kJ/mol）=-6.2kJ/mol；

a．順-C4H8的含量保待不變時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

b．無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量始終保持不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

c．無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)始終保持不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

故選a；

該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若要進(jìn)一步提高體系中反C4H8的含量可以采用降低溫度的方法；

故答案為-6.2kJmol-1；a；降低溫度；

（2）①第一步反應(yīng)放熱，根據(jù)蓋斯定律，知第二步反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，兩步反應(yīng)互為逆反應(yīng)，吸收和放出的熱量相等，故起始狀態(tài)和最終狀態(tài)物質(zhì)的總能量相等，只有a符合題意；

②；

故答案為0.0475；

③反應(yīng)Ⅱ為吸熱反應(yīng)，降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡左移，化學(xué)平衡常數(shù)減小，CO的濃度減小；故選b；

④控制溫度在50℃，一段時(shí)間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳。

故答案為控制溫度在50℃，一段時(shí)間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳。