苯乙烯是重要的有機(jī)合成單體,常用乙苯為原料合成。
(1)以CO2和乙苯為原料合成的苯乙烯,其過程如圖1,有“一步”途徑1和“二步“途徑2的兩種推測:
則CO2(g)+(g)催化劑(g)+CO(g)+H2O(g)的K3=K1?K2K1?K2(用含K1、K2的代數(shù)式表達(dá))。
(2)向剛性容器中充入10mol CO2和10mol乙苯,發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+(g)催化劑+CO(g)+H2O(g),在不同溫度下測得平衡時各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)如圖2??芍3>>0。相同溫度下CO2轉(zhuǎn)化率低于乙苯,推知發(fā)生了副反應(yīng)CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),由圖象知該反應(yīng)ΔH >>0。
(3)某研究團(tuán)隊找到乙苯直接脫氫的高效催化劑,反應(yīng)原理如下:
(g)+催化劑(g)+H2(g)ΔH1
①已知部分化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表所示:
催化劑
催化劑
催化劑
共價鍵 | C-C | C-H | C=C | H-H |
鍵能(kJ/mol) | 347.7 | 413.4 | 615 | 436 |
+123.5kJ/mol
+123.5kJ/mol
。②實際過程中,通常向乙苯中摻入水蒸氣,保持體系總壓為100kPa的條件下進(jìn)行。乙苯平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、投料比m[m=
n
(
乙苯
)
n
(
H
2
O
)
m1<m2<m3
m1<m2<m3
。③若m=5:1,則A點溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
50kPa
50kPa
。若其他條件不變,將恒壓調(diào)整為恒容狀態(tài),則A點對應(yīng)的乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率 減小
減小
(填“增大”、“不變”或“減小”)。(4)實驗測得,乙苯脫氫的速率方程為v正=k正?p乙苯,v逆=k逆?p苯乙烯?p氯氣(k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān)),圖4中③代表lgk逆隨
1
T
1
T
④
④
。【考點】化學(xué)平衡的計算.
【答案】K1?K2;>;>;+123.5kJ/mol;m1<m2<m3;50kPa;減??;④
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:52引用:3難度:0.5
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1.CO2的捕集與轉(zhuǎn)化是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
(1)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應(yīng)速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應(yīng)速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應(yīng)I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對相關(guān)量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應(yīng)選擇800℃的原因是
(3)在800℃時,=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應(yīng),初始壓強(qiáng)為P,一段時間達(dá)到平衡,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與剩余反應(yīng)物的物質(zhì)的量之和相等,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應(yīng):2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時,向2L的恒容反應(yīng)器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。實驗測得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時═k逆k正
(5)我國科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M是電源的
②陽極電極反應(yīng)式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( )
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個競爭反應(yīng)化學(xué)方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應(yīng),相同時間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉(zhuǎn)化率=×100%制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量原料總的轉(zhuǎn)化量
下列說法不正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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