【題目】乙烯是合成食品外包裝材料聚乙烯的單體,可以由丁烷裂解制備。裂解的副反應(yīng)為C4H10(g,正丁烷) CH4(g)+C3H6(g),請回答下列問題:
(1)化學(xué)上,將穩(wěn)定單質(zhì)的能量定為0,由元素的單質(zhì)化合成單一化合物時(shí)的反應(yīng)熱叫該化合物的生成熱,生成熱可表示該物質(zhì)相對能量。25 ℃、101 kPa幾種有機(jī)物的生成熱如下表所示:
物質(zhì) | 甲烷 | 乙烷 | 乙烯 | 丙烯 | 正丁烷 | 異丁烷 |
生成熱/kJ· mol-1 | -75 | -85 | 52 | 20 | -125 | -132 |
由正丁烷裂解生成乙烯的熱化學(xué)方程式為_____________________________。
(2)一定溫度下,在恒容密閉容器中投入一定量正丁烷發(fā)生反應(yīng)生成乙烯。
下列情況能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填標(biāo)號)。
A.氣體密度保持不變 B.c(C2H4)·c(C2H6)/c(C4H10)保持不變
C.反應(yīng)熱保持不變 D.正丁烷分解速率和乙烷消耗速率相等
(3)向密閉容器中充入正丁烷,在一定條件(濃度、催化劑及壓強(qiáng)等)下發(fā)生反應(yīng),測得乙烯產(chǎn)率與溫度關(guān)系如圖所示。溫度高于600℃時(shí),隨著溫度升高,乙烯產(chǎn)率降低,可能的原因是____________。
(4)在一定溫度下向10 L恒容密閉容器中充入2 mol正丁烷,反應(yīng)生成乙烯和乙烷,經(jīng)過10 min達(dá)到平衡狀態(tài),測得平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)是原來的1.75倍。
①0~10 min內(nèi)乙烷的生成速率v(C2H6)=________ mol·L-1·min-1。
②上述條件下,正丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率為_______,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為_____。
(5)丁烷空氣燃料電池以熔融的K2CO3(其中不含O2-和HCO3-)為電解質(zhì),以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬材料為電極。該燃料電池的正極反應(yīng)式為26CO2+13O2+52e-===26CO32-,則負(fù)極反應(yīng)式為_________________________。
【答案】C4H10(g,正丁烷)C2H4(g)+C2H6(g) ΔH =+92kJ· mol- BD 催化劑活性降低,副產(chǎn)物增多 0.015 75% 0.45 C4H10+13CO32--26e-===17CO2+5H2O
【解析】
(1)反應(yīng)方程式中焓變=生成物的生成熱-反應(yīng)物的生成熱;
(2)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;
(3)催化劑活性受溫度影響,有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中副反應(yīng)較多;
(4)恒溫恒容條件下,氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比,經(jīng)過10min達(dá)到平衡狀態(tài),測得平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)是原來的1.75倍,說明平衡后氣體總物質(zhì)的量是原來的1.75倍,混合氣體物質(zhì)的量=2mol×1.75=3.5mol,
增加的物質(zhì)的量相當(dāng)于生成的n(C2H4)=n(C2H6)=(3.5-2)mol=1.5mol,剩余的n(C4H10)=(2-1.5)mol=0.5mol,平衡時(shí)c(C2H4)=c(C2H6)==0.15mol/L,c(C4H10)==0.05mol/L;
①0~10min內(nèi)乙烷的生成速率v(C2H6)=;
②上述條件下,正丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=;
(5)負(fù)極上丁烷失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水。
(1)反應(yīng)方程式中焓變=生成物的生成熱-反應(yīng)物的生成熱,所以該反應(yīng)的焓變=(52-85+125)kJ/mol=+92kJ/mol,所以其熱化學(xué)方程式為C4H10(g,正丁烷)C2H4(g)+C2H6(g)△H=+92kJmol-1;
(2)A.反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變、容器體積不變,所以密度始終不變,不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤;B.c(C2H4)c(C2H6)/c(C4H10)保持不變時(shí),各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不變,說明達(dá)到平衡狀態(tài),故B正確;C.反應(yīng)熱與計(jì)量數(shù)成正比,與是否達(dá)到平衡狀態(tài)無關(guān),故C錯(cuò)誤;D.正丁烷分解速率利乙烷消耗速率相等,正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D正確;故答案為BD;
(3)催化劑活性受溫度影響,有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中副反應(yīng)較多,隨著溫度升高,乙烯產(chǎn)率降低,可能的原因是催化劑活性降低,副產(chǎn)物增多;
(4)恒溫恒容條件下,氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比,經(jīng)過10min達(dá)到平衡狀態(tài),測得平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)是原來的1.75倍,說明平衡后氣體總物質(zhì)的量是原來的1.75倍,混合氣體物質(zhì)的量=2mol×1.75=3.5mol,
增加的物質(zhì)的量相當(dāng)于生成的n(C2H6)=n(C2H4)=(3.5-2)mol=1.5mol,剩余的n(C4H10)=(2-1.5)mol=0.5mol,平衡時(shí)c(C2H6)=c(C2H4)==0.15mol/L,c(C4H10)==0.05mol/L;
①0~10min內(nèi)乙烷的生成速率v(C2H6)==mol/(Lmin)=0.015mol/(Lmin);
②上述條件下,正丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=×100%=75%;該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===0.45;
(5)負(fù)極上丁烷失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水,電極反應(yīng)式為C4H10+13CO32--26e--=17CO2+5H2O。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】檸檬烯是一種食用香料,其結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。有關(guān)檸檬烯的分析正確的是
A.一定條件下,它分別可以發(fā)生加成、取代、氧化、還原等反應(yīng)
B.它和丁基苯()互為同分異構(gòu)體
C.它的分子中所有的碳原子一定在同一平面上
D.它的一氯代物有6種
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】實(shí)驗(yàn)題:
1-溴丙烷是一種重要的有機(jī)合成中間體,沸點(diǎn)為71℃,密度為1.36g·cm-3。實(shí)驗(yàn)室制備少量 1-溴丙烷的主要步驟如下:
步驟 1:在儀器 A 中加入攪拌磁子、12g 正丙醇及 20mL水,冰水冷卻下緩慢加入 28ml濃 H2SO4;冷卻至室溫,攪拌下加入 24gNaBr。
(已知: ①2NaBr+H2SO4(濃) Na2SO4+2HBr↑
②正丙醇和濃硫酸共熱會產(chǎn)生丙烯、醚等副產(chǎn)品)
步驟 2:如圖所示搭建實(shí)驗(yàn)裝置,緩慢加熱,直到無油狀物餾出為止。
步驟 3:將餾出液轉(zhuǎn)入分液漏斗,分出有機(jī)相。
步驟 4:將分出的有機(jī)相轉(zhuǎn)入分液漏斗,依次用 12mLH2O、12ml5%Na2CO3 溶液和12mLH2O 洗滌,分液,得粗產(chǎn)品,進(jìn)一步提純得 1-溴丙烷。
(1)儀器 A 的名稱是_____;
(2)反應(yīng)時(shí)生成的主要有機(jī)副產(chǎn)物 2-溴丙烷和_______(答出一種即可給分)
(3)步驟 2 中需向接收瓶內(nèi)加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是____。
(4)步驟 1 中濃 H2SO4 用水稀釋,待冷卻至室溫后再加 NaBr 的目的是______。步驟 4 中用 Na2CO3 溶液洗滌的目的是_____。
(5)步驟 4 中進(jìn)一步提純 1-溴丙烷的方法是_________;在進(jìn)行此操作之前需要 用無水MgBr2 處理粗產(chǎn)品,其目的是_____。
(6)1-溴丙烷在一定條件下也可以制備 1-丙醇,請寫出由產(chǎn)物 1-溴丙烷制備 1-丙醇的化學(xué)反應(yīng)方程式________________________ 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應(yīng):,,下和隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖所示。下列敘述正確的是( )
A.點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大
B.點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C.點(diǎn)d(時(shí)刻)處大于點(diǎn)e(時(shí)刻)處
D.其他條件不變,下反應(yīng)至時(shí)刻達(dá)到平衡,則此時(shí)n(H2)比上圖中d點(diǎn)的值大
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某化學(xué)興趣小組為了探究“干燥的CO2不能與Na2O2反應(yīng)”而“潮濕的CO2能與Na2O2反應(yīng)”,設(shè)計(jì)了如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持儀器已省略)。
回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)開始前先通入一段時(shí)間的N2,目的是________。
(2)飽和NaHCO3溶液的作用是_________;試劑X是___________。
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),首先打開裝置A中分液漏斗的活塞,加入稀鹽酸;然后關(guān)閉K1,打開K2,實(shí)驗(yàn)中觀察到E中灼熱的銅絲顏色未發(fā)生變化,則得出的結(jié)論是_______。
(4)若_____(填操作),E中灼熱的銅絲變?yōu)楹谏勺C明潮濕的CO2能與Na2O2反應(yīng)。
(5)寫出D中CO2與Na2O2反應(yīng)的化學(xué)方程式___________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】肉桂酸(M)是醫(yī)藥、香料的中間體,實(shí)驗(yàn)室由芳香化合物A制備M的一種合成路線如下:
已知:① (R1、R2表示氫原子或烴基)
②R1COOR2+R3CH2COOR4+R2OH
(R1、R3表示氫原子或烴基,R2、R4表示烴基)
請回答下列問題:(1)A→B的條件為________。
(2)E中所含官能團(tuán)的名稱為________。
(3)H的結(jié)構(gòu)簡式為________。(4)I→M的反應(yīng)類型為________。
(5)D+F→G的化學(xué)方程式為________________________。
(6)同時(shí)滿足下列條件的I的同分異構(gòu)體有________種(不考慮立體異構(gòu)),任寫一種核磁共振氫譜中有6組吸收峰且峰面積之比為1:2:2:2:2:1的結(jié)構(gòu)簡式為_______。
①能發(fā)生顯色反應(yīng)和銀鏡反應(yīng)、诒江h(huán)上連有兩個(gè)取代基
(7)參照上述信息,以甲烷和苯酚為原料(其他無機(jī)試劑任選),設(shè)計(jì)制備的合成路線_______________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是( )
A. 電子云表示電子在原子核外運(yùn)動的軌跡
B. Fe3+的最外層電子排布式:3s23p63d5
C. 基態(tài)原子的核外電子排布為[Kr]4d105s1的元素屬于d區(qū)
D. 基態(tài)銅原子的外圍電子軌道表示式:
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一定溫度下,恒容密閉容器中發(fā)生N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應(yīng),反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。對兩種平衡狀態(tài)下各物理量的比較錯(cuò)誤的是( )
A.平衡狀態(tài)Ⅱ時(shí)的c(H2)一定小B.平衡狀態(tài)Ⅱ時(shí)的c(NH3)一定大
C.平衡常數(shù)K一樣大D.平衡狀態(tài)Ⅱ時(shí)的v(正)一定大
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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原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系圖,下列說法正確的是( )
A.M的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物能分別與Z、R的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物反應(yīng)
B.可用還原劑還原R的簡單離子制備R單質(zhì)
C.X、N兩種元素組成的化合物熔點(diǎn)很低
D.簡單離子的半徑:Z<X<Y
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