Question

乙烯是重要的化工原料，煉油廠常將裂解產(chǎn)生的其它烯烴加氫，對(duì)產(chǎn)物再次裂解以提高乙烯產(chǎn)量．相關(guān)加成反應(yīng)如下：
①：CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）→CH₃CH₂CH₃（g）△H₁=-125.4kJ?mol^-1
②：
③：
請(qǐng)回答下列問題：
（1）判斷反應(yīng)①能否自發(fā)進(jìn)行？

 

（填“低于一定溫度能自發(fā)”、“高于一定溫度能自發(fā)”、“任何溫度下都能自發(fā)”、“任何溫度下都不能自發(fā)”）；
（2）已知表示H₂和CH₃CH₂CH₃標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ?mol^-1
CH₃CH₂CH₃（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2215kJ?mol^-1
則表示CH₃CH=CH₂標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為

 

；
（3）已知反應(yīng)②、反應(yīng)③平衡常數(shù)如下，下列敘述正確的是

 

；

溫度（℃）	300	320	340
k2	4.8×10-4	2.5×10-4	1.3×10-4
k3	8.4×105	3.5×103	1.6×103

A．△H₂＞0；△H₃＜0
B．反應(yīng)②、反應(yīng)③都是丙烯加氫，所以△H₂=△H₃
C．相同條件下反應(yīng)③的轉(zhuǎn)化率大于反應(yīng)②的轉(zhuǎn)化率
D．從平衡常數(shù)推測(cè)，相同條件下反應(yīng)③的反應(yīng)速率很大，反應(yīng)②的反應(yīng)速率很小
（4）在一定溫度下，將等物質(zhì)的量的反式2-丁烯和H₂充入2L密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)③，容器內(nèi)各物質(zhì)濃度如圖所示：

①前10分鐘，平均反應(yīng)速率v（H₂）為

 

mol?L^-1?min^-1
②該溫度下，此反應(yīng)平衡常數(shù)K=

 

③當(dāng)時(shí)間到達(dá)15min時(shí)，增大壓強(qiáng)將容器體積調(diào)整為1.25L．請(qǐng)?jiān)趫D中畫出15min后丁烷的濃度變化趨勢(shì)曲線．

Answer 1

考點(diǎn)：用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,焓變和熵變

專題：

分析：（1）根據(jù)△G=△H-T?△S＜0時(shí)能夠自發(fā)反應(yīng)進(jìn)行判斷；
（2）根據(jù)題中已知熱化學(xué)方程式利用蓋斯定律得出目標(biāo)反應(yīng)，然后計(jì)算出焓變，寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)表中溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響及兩種丙烯的結(jié)構(gòu)判斷兩個(gè)反應(yīng)的焓變、能量變化，注意反應(yīng)速率與平衡常數(shù)沒有必然關(guān)系；
（4）①2-丁烯和H₂充入2L密閉容器中，反應(yīng)物濃度減小，據(jù)此判斷反應(yīng)物濃度變化，然后根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算出前10分鐘氫氣的平均反應(yīng)速率；
②根據(jù)圖象判斷達(dá)到平衡時(shí)各組分濃度，然后根據(jù)反應(yīng)方程式及化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算；
③根據(jù)容器容積計(jì)算出增大壓強(qiáng)后反應(yīng)開始各組分的濃度，然后判斷反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)丁烷的濃度范圍，據(jù)此畫出15min后丁烷的濃度變化趨勢(shì)曲線．

解答： 解：（1）該反應(yīng)的正反應(yīng)氣體體積減小，氣體的混亂度減小，△S＜0，又△H＜0，而△G=△H-T?△S，當(dāng)溫度降低時(shí)，即低于一定溫度，該反應(yīng)的△G＜0，能夠自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：低于一定溫度能自發(fā)；
（2）①CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）→CH₃CH₂CH₃（g）△H₁=-125.4kJ?mol^-1，
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ?mol^-1 ②
CH₃CH₂CH₃（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2215kJ?mol^-1 ③
根據(jù)蓋斯定律，①-②+③可得：CH₃CH=CH₂（g）+

9

2

O₂（g）=3CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-2054.6kJ?mol^-1，
故答案為：CH₃CH=CH₂（g）+

9

2

O₂（g）=3CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-2054.6kJ?mol^-1；
（3）A．升高溫度，兩個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)都減小，則升高溫度，平衡向著逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H₂＜0、△H₃＜0，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)②、反應(yīng)③都是丙烯加氫，由于丙烯的結(jié)構(gòu)不同，具有的能量不同，則兩個(gè)反應(yīng)的焓變不相等，即：△H₂≠△H₃，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)表中平衡常數(shù)可知，溫度相同時(shí)反應(yīng)③的平衡常數(shù)大于反應(yīng)②，則相同條件下反應(yīng)③的轉(zhuǎn)化率大于反應(yīng)②的轉(zhuǎn)化率，故C正確；
D．化學(xué)平衡常數(shù)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度大小，與化學(xué)反應(yīng)速率大小無關(guān)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；
（4）①反式2-丁烯和H₂反應(yīng)，反應(yīng)中氫氣和2-丁烯的濃度減小，根據(jù)圖象可知，反應(yīng)物濃度變化為：2.6mol/L-0.1mol/L=2.5mol/L，則10min內(nèi)氫氣的平均反應(yīng)速率為：v（H₂）=

2.5mol/L

10min

=0.25mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.25；
②根據(jù)圖象可知，達(dá)到平衡時(shí)各組分濃度為：c（2-丁烯）=c（H₂）=0.1mol/L，c（CH₃CH₂CH₂CH₃）=2.5mol/L，則該溫度下，此反應(yīng)平衡常數(shù)K=

2.5

0.1×0.1

=250，
故答案為：250；
③當(dāng)時(shí)間到達(dá)15min時(shí)，增大壓強(qiáng)將容器體積調(diào)整為1.25L，則反應(yīng)開始前各組分的濃度為：c（CH₃CH₂CH₂CH₃）=

2.5mol/L×2L

1.25L

=4mol/L、c（2-丁烯）=c（H₂）=

0.1mol/L×2L

1.25L

=0.16mol/L，達(dá)到平衡時(shí)丁烷的濃度一定小于：4mol/L+0.16mol/L=4.16mol/L，15min后重新達(dá)到平衡時(shí)丁烷的濃度變化趨勢(shì)曲線為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、熱化學(xué)方程式的書寫等知識(shí)，題目難度較大，試題涉及達(dá)到知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，注意掌握化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率的概念及計(jì)算方法，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．