【題目】苯乙烯是重要的化工原料。以乙苯(C6H5—CH2CH3)為原料,采用催化脫氫的方法制取苯乙烯(C6H5—CH=CH2),反應(yīng)方程式為:C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH=CH2(g)+H2(g) ΔH=+117.6 kJ·mo1-1
回答下列問題:
(1)已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mo1-1
C6H5—CH2CH3(g)+21/2O2(g)=8CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-4607.1 kJ·mo1-1
則C6H5—CH=CH2(g)+10O2(g)= 8CO2(g)+4H2O(l) ΔH=_____________。
(2)工業(yè)上,在恒壓設(shè)備中進(jìn)行上述反應(yīng)制取苯乙烯,常在乙苯蒸氣中通入大量水蒸氣。請(qǐng)用化學(xué)平衡理論解釋通入大量水蒸氣的原因_________________________________________。
(3)已知T℃下,將amol乙苯蒸氣通入到體積為VL的密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間與容器內(nèi)的總壓強(qiáng)數(shù)據(jù)如下表:
時(shí)間t/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
總壓強(qiáng)p/1000kPa | 1.0 | 1.3 | 1.45 | 1.5 | 1.5 |
①由表中數(shù)據(jù)計(jì)算0~10 min內(nèi)v(C6H5—CH2CH3)=________________。(用含a、V 的式子表示)
②該反應(yīng)平衡時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率為_________________________。
(4)苯乙烯與溴化氫發(fā)生的加成反應(yīng)產(chǎn)物有兩種,其反應(yīng)方程式如下:
i.C6H5—CH=CH2(g)+HBr(g)C6H5—CH2CH2Br (g)
ii.C6H5—CH=CH2(g)+HBr(g)C6H5—CHBrCH3(g)
600℃時(shí),向3L 恒容密閉容器中充入1.2 mol C6H5—CH=CH2(g)和1.2 mol HBr(g)發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)C6H5—CH2CH2Br (g)和C6H5—CHBrCH3(g)的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間(t)變化的曲線如圖所示。
①600℃時(shí),反應(yīng)ii 的化學(xué)平衡常數(shù)K ii=__________________。
②反應(yīng)平衡后,若保持其它條件不變,向該容器中再充入1mol C6H5—CH2CH2Br (g),則反應(yīng)ii 將_________(“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng)。
③在恒溫恒容的密閉容器中,苯乙烯與溴化氫發(fā)生i、ii兩個(gè)加成反應(yīng),判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______。
B.C6H5—CH2CH2Br (g)的生成速率與C6H5—CHBrCH3 (g)分解速率相等
C.反應(yīng)器中壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化而變化
D.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
【答案】 -4438.9 kJmol-1 該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的可逆反應(yīng),恒壓通入水蒸氣,總壓不變,體積增大,反應(yīng)體系分壓減小,平衡正移,苯乙烯產(chǎn)量提高 (0.03a/V) molL-1min-1 50% 20 正向 CD
【解析】試題分析:本題考查蓋斯定律的應(yīng)用,外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響,化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計(jì)算,圖像分析,化學(xué)平衡的標(biāo)志。
(1)將反應(yīng)編號(hào),
C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH=CH2(g)+H2(g)ΔH=+117.6 kJ·mo1-1 (①式)
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mo1-1(②式)
C6H5—CH2CH3(g)+21/2O2(g)=8CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-4607.1 kJ·mo1-1(③式)
應(yīng)用蓋斯定律,將③式-①式-②式得,C6H5—CH=CH2(g)+10O2(g)= 8CO2(g)+4H2O(l) ΔH=(-4607.1kJ/mol)-(+117.6kJ/mol)-(-285.8kJ/mol)=-4438.9kJ/mol。
(2)通入大量水蒸氣的原因是:該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的可逆反應(yīng),恒壓設(shè)備中通入水蒸氣,壓強(qiáng)不變,容器的體積增大,反應(yīng)體系的分壓減小,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),提高苯乙烯的產(chǎn)量。
(3)①用三段式,設(shè)0~10min內(nèi)轉(zhuǎn)化乙苯物質(zhì)的量為x
C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH=CH2(g)+H2(g)
n(起始)(mol) a 0 0
n(轉(zhuǎn)化)(mol) x x x
n(10min末)(mol) a-x x x
10min時(shí)容器內(nèi)總壓強(qiáng)與起始總壓強(qiáng)之比為1.3:1,(a-x+x+x):a=1.3:1,x=0.3amol,0~10min內(nèi)υ(C6H5—CH2CH3)==(0.03a/V)mol/(L·min)。
②用三段式,設(shè)起始到平衡轉(zhuǎn)化乙苯物質(zhì)的量為y
C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH=CH2(g)+H2(g)
n(起始)(mol) a 0 0
n(轉(zhuǎn)化)(mol) y y y
n(平衡)(mol) a-y y y
30min和40min時(shí)總壓強(qiáng)相等,說明平衡時(shí)容器內(nèi)總壓強(qiáng)與起始總壓強(qiáng)之比為1.5:1,(a-y+y+y):a=1.5:1,y=0.5amol,反應(yīng)平衡時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率為100%=50%。
(4)①由圖像可知平衡時(shí)C6H5—CH2CH2Br物質(zhì)的量為0.3mol,反應(yīng)i轉(zhuǎn)化C6H5—CH=CH2、HBr物質(zhì)的量都為0.3mol;C6H5—CHBrCH3平衡物質(zhì)的量為0.6mol,反應(yīng)ii轉(zhuǎn)化C6H5—CH=CH2、HBr物質(zhì)的量都為0.6mol;則平衡時(shí)體系中C6H5—CH=CH2物質(zhì)的量為1.2mol-0.3mol-0.6mol=0.3mol,HBr物質(zhì)的量為1.2mol-0.3mol-0.6mol=0.3mol;反應(yīng)ii的化學(xué)平衡常數(shù)Kii===20。
②反應(yīng)平衡后,保持其他條件不變,向該容器中再充入1molC6H5—CH2CH2Br(g),反應(yīng)i向逆反應(yīng)方向移動(dòng),C6H5—CH=CH2、HBr物質(zhì)的量濃度增大;由于反應(yīng)ii的反應(yīng)物濃度增大,反應(yīng)ii將正向移動(dòng)。
③A,反應(yīng)i、反應(yīng)ii中所有物質(zhì)都呈氣態(tài),氣體的總質(zhì)量始終不變,容器為恒溫恒容容器,氣體的密度始終不變,容器內(nèi)的密度不再改變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);B,C6H5—CH2CH2Br(g)的生成速率與C6H5—CHBrCH3(g)分解速率相等,表明反應(yīng)i的正反應(yīng)速率和反應(yīng)ii的逆反應(yīng)速率相等,不是同一反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);C,反應(yīng)i、反應(yīng)ii的正反應(yīng)都是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),建立平衡過程中混合氣體分子物質(zhì)的量減小,恒溫恒容容器中,反應(yīng)器中壓強(qiáng)減小,平衡時(shí)混合氣體分子物質(zhì)的量不變,反應(yīng)器中壓強(qiáng)不變,反應(yīng)器中壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化而變化能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);D,反應(yīng)i、反應(yīng)ii中所有物質(zhì)都呈氣態(tài),氣體的總質(zhì)量始終不變,反應(yīng)i、反應(yīng)ii的正反應(yīng)都是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),建立平衡過程中混合氣體分子物質(zhì)的量減小,混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大,平均相對(duì)分子質(zhì)量增大,平衡時(shí)混合氣體分子物質(zhì)的量不變,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是C、D,答案選CD。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一定溫度下,將 2 mol SO2 和 1 mol O2 充入一定容密閉容器中,在催化劑存在下進(jìn)行下列反應(yīng): 2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g);下列說法一定表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是( )
A. 生成 SO3 為2 mol
B. SO3的生成速率等于2倍 O2的生成速率
C. SO2 和 SO3 物質(zhì)的量之和為 2mol
D. 氣體的密度不變
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某科研小組將含硫化氫的工業(yè)廢氣進(jìn)行了資源化利用,將獲得的電能用于制取“84”消毒液。已知:2H2S(g)+O2(g)= S2(s)+2H2O(1)ΔH=-632kJ·mol-1。下圖為該小組設(shè)計(jì)的原理圖。下列說法正確的是
A. 電極a 為燃料電池正極
B. 電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為:O2+4e-+2H2O= 4OH-
C. 電路中每流過4mol 電子,電池內(nèi)部釋放熱能小于632 kJ
D. a極每增重32g,導(dǎo)氣管e 將收集到氣體22.4 L
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】t℃時(shí),某NaOH稀溶液中,c(H+)=10-amol/L,c(OH-)=10-bmol/L,已知a+b=12。
(1)該溫度下,水的離子積常數(shù)Kw=________________。
(2)在該溫度下,將100mL0.1mol/L的稀硫酸與100mL0.4mol/L的NaOH溶液混合后,溶液的pH=_________,此時(shí)該溶液中由水電離的c(OH-)=____________。
(3)該溫度下,若100體積pH1=a的某強(qiáng)酸溶液與1體積pH2=b的某強(qiáng)堿溶液混合后溶液呈中性,則混合前,該強(qiáng)酸的pH1與強(qiáng)堿的pH2之間應(yīng)滿足的關(guān)系是______________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)興趣小組探究實(shí)驗(yàn)室中制備Cl2的過程,為證明過程中有水蒸氣和HCl揮發(fā)出來,同時(shí)證明Cl2的某些性質(zhì),甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,按要求回答問題。
(1)若用含有0.2 mol HCl的濃鹽酸與足量的MnO2反應(yīng)制Cl2,制得的Cl2體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)總是小于1.12 L的原因是________________________。
(2)①裝置B中盛放的試劑名稱為_______,作用是___________,現(xiàn)象是___________。
②裝置D和E中出現(xiàn)的不同現(xiàn)象說明的問題是_______________________________。
③裝置F的作用是____________________。
④寫出裝置G中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:__________。
(3)乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)有缺陷,不能確保最終通入AgNO3溶液中的氣體只有一種。為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠性,證明最終通入AgNO3溶液的氣體只有一種,乙同學(xué)提出在某兩個(gè)裝置之間再加一個(gè)裝置。你認(rèn)為該裝置應(yīng)加在________與________之間(填裝置字母序號(hào)),裝置中應(yīng)加入________(填寫試劑或用品名稱)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某醛的分子式為C5H10O,其屬于醛類的同分異構(gòu)體種數(shù)為______種;寫出屬于酮的三種同分異構(gòu)體:________、________、________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)物質(zhì)的敘述中,錯(cuò)誤的是
A.碳酸鈉溶液保存在配有橡膠塞的細(xì)口瓶中,氫氟酸通常保存在塑料瓶中
B.石灰石是制備玻璃、水泥的原料之一
C.水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品
D.合金比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低,硬度大,電解氧化鋁可以獲得鋁單質(zhì)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】為了強(qiáng)化安全管理,某油庫(kù)引進(jìn)了一臺(tái)空氣中汽油含量的測(cè)量?jī)x,其工作原理如圖所示 (用強(qiáng)酸性溶液作電解質(zhì)溶液)。下列說法中不正確的是
A. 石量電極作正極,電極表面有物質(zhì)被還原
B. 鉑電極的電極反應(yīng)式為: C8H18+16H2O-50e-=8CO2+50H+
C. H+由質(zhì)子交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移
D. 標(biāo)況下每消耗5.6 L O2電路中通過1mol 電子,經(jīng)過電解質(zhì)形成閉合回路
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列判斷中一定正確的是( )
A. NaCl及Na2O2固體中陰、陽(yáng)離子數(shù)之比均為1:1
B. 等質(zhì)量的O2與O3中,氧原子的個(gè)數(shù)比為3:2
C. 分別用H2O2、KMnO4分解制O2,當(dāng)制得等質(zhì)量O2時(shí),轉(zhuǎn)移電子數(shù)之比為1:2
D. 10 mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液與30 mL 0.1 mol·L-1 AlCl3溶液中Cl -物質(zhì)的量濃度比為1:3
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