化學(xué)鍵 | C-H | C-C | C=C | H-H |
鍵能/kJ•molˉ1 | 412 | 348 | 612 | 436 |
分析 (1)反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總能鍵能,由有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可知,應(yīng)是-CH2CH3中總鍵能與-CH=CH2、H2總鍵能之差;
(2)參加反應(yīng)的乙苯為nα mol,則:
?+H2
開始(mol):n 0 0
轉(zhuǎn)化(mol):nα nα nα
平衡(mol):n(1-α) nα nα
維持體系總壓強(qiáng)p恒定,在溫度T時(shí),由PV=nRT可知,混合氣體總濃度不變,設(shè)反應(yīng)后的體積為V′,則$\frac{n(1-α)+nα+nα}{{V}^{'}}$=$\frac{n}{V}$,故V′=(1+α)V,再根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c(苯乙酸)c({H}_{2})}{c(乙苯)}$計(jì)算解答;
(3)①保持壓強(qiáng)不變,加入水蒸氣,容器體積應(yīng)增大,等效為降低壓強(qiáng),平衡向氣體體積增大的方向移動;
②600℃時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率與苯乙烯的選擇性均較高;結(jié)合溫度對乙苯轉(zhuǎn)化率、苯乙烯選擇性、溫度對反應(yīng)速率與催化劑的影響及消耗能量等,分析控制反應(yīng)溫度為600℃的理由;
(4)①CO2與H2反應(yīng),導(dǎo)致氫氣濃度減低,有利于乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移;
②由題目信息可知,在保持常壓和原料氣比例不變,與摻水蒸汽工藝相比,在相同的生產(chǎn)效率下,可降低操作溫度,消耗的能量減少;
③由于會發(fā)生反應(yīng)CO2+C═2CO,有利于減少積炭;
④CO2代替水蒸氣,有利用CO2資源利用.
解答 解:(1)反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總能鍵能,由有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可知,應(yīng)是-CH2CH3中總鍵能與-CH=CH2、H2總鍵能之差,故△H=(5×412+348-3×412-612-436)kJ•mol-1=+124kJ•mol-1,
故答案為:+124;
(2)物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫反應(yīng)
參加反應(yīng)的乙苯為nα mol,則:
?+H2
開始(mol):n 0 0
轉(zhuǎn)化(mol):nα nα nα
平衡(mol):n(1-α) nα nα
維持體系總壓強(qiáng)p恒定,在溫度T時(shí),由PV=nRT可知,混合氣體總濃度不變,設(shè)反應(yīng)后的體積為V′,$\frac{n(1-α)+nα+nα}{{V}^{'}}$=$\frac{n}{V}$,故V′=(1+α)V,K=$\frac{c(苯乙酸)c({H}_{2})}{c(乙苯)}$,故V′=(1+α)V,則K=$\frac{\frac{nα}{(1+α)V}×\frac{nα}{(1+α)V}}{\frac{n(1-α)}{(1+α)V}}$=$\frac{n{α}^{2}}{(1-{α}^{2})V}$,
故答案為:$\frac{n{α}^{2}}{(1-{α}^{2})V}$;
(3)①正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),保持壓強(qiáng)不變,加入水蒸氣,容器體積應(yīng)增大,等效為降低壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動,提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率,
故答案為:正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),保持壓強(qiáng)不變,加入水蒸氣,容器體積應(yīng)增大,等效為降低壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動;
②600℃時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率與苯乙烯的選擇性均較高,溫度過低,反應(yīng)速率較慢,轉(zhuǎn)化率較低,溫度過高,選擇性下降,高溫下可能失催化劑失去活性,且消耗能量較大,故選擇600℃左右,
故答案為:600℃時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率與苯乙烯的選擇性均較高,溫度過低,反應(yīng)速率較慢,轉(zhuǎn)化率較低,溫度過高,選擇性下降,高溫下可能失催化劑失去活性,且消耗能量較大;
(4)①CO2與H2反應(yīng),導(dǎo)致氫氣濃度減低,有利于乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移,故正確;
②由題目信息可知,在保持常壓和原料氣比例不變,與摻水蒸汽工藝相比,在相同的生產(chǎn)效率下,可降低操作溫度,消耗的能量減少,故正確;
③由于會發(fā)生反應(yīng)CO2+C═2CO,有利于減少積炭,故正確;
④CO2代替水蒸氣,有利用CO2資源利用,故正確,
故選:①②③④.
點(diǎn)評 本題以苯乙烯制備為載體考查反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素等知識點(diǎn),為高頻考點(diǎn),注意:(1)中認(rèn)為苯環(huán)存在單雙鍵交替形式不影響計(jì)算結(jié)構(gòu);(2)中平衡常數(shù)計(jì)算為易錯點(diǎn)、難點(diǎn),注意溫度、壓強(qiáng)不變,容器的體積發(fā)生變化,學(xué)生容易認(rèn)為容器的體積不變,題目難度較大.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
時(shí)間/s | 0 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO)/10-3 mol•L-1 | 1.00 | 0.25 | 0.16 | 0.10 | 0.10 |
c(CO)/10-3 mo l•L-1 | 3.60 | 2.85 | 2.76 | 2.70 | 2.70 |
A. | 0~2 s間的平均反應(yīng)速率v(NO)=3.75×10-3mol/(L•s) | |
B. | 催化轉(zhuǎn)化器對廢氣的轉(zhuǎn)化速率在冬季時(shí)比夏季時(shí)高 | |
C. | 選用更有效的催化劑可以提高污染物的轉(zhuǎn)化率 | |
D. | 該溫度下,此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5.0×103 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
容器編號 | 起始物質(zhì)的量/mol | 4分鐘后平衡時(shí)的物質(zhì)的量/mol | 平衡時(shí)放出的熱量/kJ | |
I2 | H2 | HI | ||
甲 | 0.01 | 0.01 | 0.004 | Q1 |
乙 | 0.02 | 0.02 | a | Q2 |
A. | 甲容器中,4分鐘內(nèi)氫氣的反應(yīng)速率為5.0×10-4 mol•L-1•min-1 | |
B. | 平衡時(shí),放出的熱量為:Q1=4.0×10-3Q kJ | |
C. | 平衡后,a=8.0×10-3mol,故乙中HI的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比甲中高 | |
D. | 該溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.25 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題
A. | x值為1 | B. | 混合氣體的密度增大 | ||
C. | 平衡時(shí)N的濃度為 0.6 mol/L | D. | N的轉(zhuǎn)化率為80% |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
稱 | 性狀 | 熔點(diǎn)(℃) | 沸點(diǎn)(℃) | 相對密度(ρ水=1g/cm3) | 溶解性 | |
水 | 乙醇 | |||||
甲苯 | 無色液體易燃易揮發(fā) | -95 | 110.6 | 0.8660 | 不溶 | 互溶 |
苯甲醛 | 無色液體 | -26 | 179 | 1.0440 | 微溶 | 互溶 |
苯甲酸 | 白色片狀或針狀晶體 | 122.1 | 249 | 1.2659 | 微溶 | 易溶 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 0.068 MPa-1 | B. | 0.082 | C. | 0.072 MPa-1 | D. | 0.082 MPa-1 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 鈉、鉀著火時(shí),不能用泡沫滅火器滅火 | |
B. | 氧化鋁是冶煉金屬鋁的原料,也是較好的耐火材料 | |
C. | 石英是制造光導(dǎo)纖維的原料,也是常用的半導(dǎo)體材料 | |
D. | 在汽車尾氣系統(tǒng)中裝催化轉(zhuǎn)化器,可降低尾氣中CO、NOx等的排放量 |
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