Question

【題目】I．利用液化石油氣中的丙烷脫氫可制取丙烯：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H，起始時，向一密閉容器中充入一定量的丙烷，在不同溫度、壓強下測得平衡時反應(yīng)體系中丙烷與丙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖所示（已知p1為0.1MPa）。

（1）反應(yīng)的△H_____0(填“>”“<”“=”下同)壓強P2______0.1MPa

（2）圖中A點丙烷的轉(zhuǎn)化率為________。

（3）若圖中A、B兩點對應(yīng)的平衡常數(shù)用K(A)、K(B)表示，則K(A)______K(B) (填“>”“<”或“=”)。

II.為擺脫對石油的過渡依賴，科研人員將煤液化制備汽油，并設(shè)計了汽油燃料電池，電池工作原理如圖所示。一個電極通入氧氣，另一個電極通入汽油蒸氣，電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO3晶體，它在高溫填能傳導(dǎo)O2-。

（1）以辛烷(C8H18)代替汽油．寫出該電池工作時的負(fù)極反應(yīng)方程式：______。

（2）己知一個電子的電量是1.602×10-19C，用該電池電解飽和食鹽水，當(dāng)電路中通過1.929×105C的電量時，生成NaOH______g。

Ⅲ.煤燃燒產(chǎn)生的CO2是造成溫室效應(yīng)的主要氣體之一。我們常用原子利用率來衡量化學(xué)反應(yīng)過程的原子經(jīng)濟性，其計算公式為原子利用率=（預(yù)期產(chǎn)物的總質(zhì)量／全部反應(yīng)物的總質(zhì)量）×100%，將CO2轉(zhuǎn)化成有機物可有效地實現(xiàn)碳循環(huán)，如：

a．6CO2+6H2OC6H12O6+6O2

b．2CO2 + 6H2C2H5OH +3H2O

c．CO2 + CH4CH3COOH

d．2CO2 + 6H2CH2=CH2 + 4H2O

以上反應(yīng)中，最節(jié)能的是_______，反應(yīng)d中理論上原子利用率為________。

Answer 1

【答案】 > < 50% < C8H1850e+25O2=8CO2+9H2O 80 a 28%

【解析】I.（1）本題考查勒夏特列原理，隨著溫度的升高，丙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)降低，說明升高溫度，平衡正向移動，正反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，即△H>0；作等溫線，因反應(yīng)前氣體系數(shù)之和小于反應(yīng)后氣體系數(shù)之和，隨著壓強的增大，平衡向逆反應(yīng)方向進行，丙烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，根據(jù)圖像推出P2<0.1Pa；（2）考查轉(zhuǎn)化率的計算，令丙烷起始的物質(zhì)的量amol， C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)

起始量：a 0 0

變化量：x x x

平衡量：a－x x x 圖中A點達(dá)到平衡是丙烷和丙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相等，因此有(a－x)/(a＋x)=x/(a＋x)，解得x=a/2，則丙烷的轉(zhuǎn)化率為a/2a×100%=50%；（3）因為化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，此反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進行，B點溫度比A點溫度高，因此有 K（A）<K（B）；II.考查電極反應(yīng)式書寫以及電化學(xué)計算，（1）電解質(zhì)為固體，高溫傳導(dǎo)O2－，根據(jù)電池工作原理，通辛烷的一極為負(fù)極，辛烷中的C轉(zhuǎn)變成CO2，H轉(zhuǎn)變成H2O，電極反應(yīng)式為C8H18＋25O2－－50e－=8CO2＋9H2O；（2）電路中通過的電子物質(zhì)的量為1.929×105/(1.602×10－19×6.02×1023)mol=2mol，陰極上產(chǎn)生氫氧化鈉，其電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，因此當(dāng)通過2mol電子時，產(chǎn)生氫氧化鈉的質(zhì)量為2×40g=80g；III.考查原子利用率的計算，a選項利用太陽能，其余選項都需要加熱，因此最節(jié)能的是a，根據(jù)d反應(yīng)方程式，生成28g乙烯的同時，還生成72g的H2O，因此原子利用率為28/(28＋72)×100%=28%。