Question

【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I（熱裂解）：CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g) △H1

反應II（脫羧基）：CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g) △H2

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

(2)為提高H2的平衡產(chǎn)率，應選擇的壓強條件是_________(填“高壓”或“常壓”)；

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

①約650℃之前，氫氣產(chǎn)率低于甲烷的原因是；________________________________；

②約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II速率減慢

b. 反應I速率加快的程度比反應II大

c. 反應I正向移動，而反應II逆向移動

d. 反應I正向移動的程度大于反應II正向移動的程度

③根據(jù)圖像分析，該容器中一定發(fā)生了另外的副反應，理由是：______________。

(4)利用合適的催化劑使另外的副反應不發(fā)生。溫度為TK，達到平衡時，總壓強為PkPa，反應I消耗乙酸20%，反應II消耗乙酸50%，乙酸體積分數(shù)為__________(計算結(jié)果保留l位小數(shù)，下同)；反應II的平衡常數(shù)Kp為_________(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))。

Answer 1

【答案】+(E3-E2) 常壓 反應I的活化能高于反應II，使生成的速率低于生成的速率 bc 根據(jù)反應I看出，生成CO與的比例為1:1，但圖像中這兩種氣體的產(chǎn)率顯然非1:1 14.3% 0.4PkPa

【解析】

(1)根據(jù)=生成物的能量反應物的能量可得：=+(E3-E2)kJ/mol，故答案為：+(E3-E2)；
(2)為提高H2的平衡產(chǎn)率，要促進反應I發(fā)生，最好抑制反應II發(fā)生，因為反應I的氣體分子數(shù)增加程度大于反應II，要阻止副反應的進行，應選擇較低壓強，故答案為：常壓；
(3)①反應I的活化能高于反應II，使生成的速率低于生成的速率，所以約之前，氫氣產(chǎn)率低于甲烷的，故答案為：反應I的活化能高于反應II，使生成的速率低于生成的速率；

②約之后，隨著溫度升高后，反應I速率加快的程度比反應II大，反應I為吸熱反應，溫度升高，平衡正向移動，而反應II是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，所以氫氣產(chǎn)率高于甲烷，bc滿足題意，故答案為：bc；

③根據(jù)反應I看出，生成CO與的比例為1:1，但圖像中這兩種氣體的產(chǎn)率顯然非1:1，則說明還有其他副反應在進行,故答案為：根據(jù)反應I看出，生成CO與的比例為1:1，但圖像中這兩種氣體的產(chǎn)率顯然非1:1；

(4)設乙酸的起始量為a mol，反應I消耗乙酸20%a，反應II消耗乙酸50%a，則共消耗70%a，則乙酸的平衡量=a-0.2a-0.5a=0.3a，則： ，，則平衡時氣體的總物質(zhì)的量=0.3a+0.4a+0.4a+0.5a+0.5a=2.1a，乙酸體積分數(shù)為：，反應II的平衡常數(shù)，故答案為：14.3%；0.4 PkPa。