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【題目】開發(fā)新型高效的乙烷脫氫制乙烯過程對于石油化工至關重要。回答下列問題:

1)不同Zn含量PtSn催化劑催化乙烷脫氫反應時,乙烷的轉化效率隨時間變化如下圖所示。由圖可知,催化活性最優(yōu)的催化劑為____________。

2)隨著溫度升高,乙烷脫氫反應容易造成催化劑表面積碳,影響催化劑的穩(wěn)定性,脫氫時通常一起充入CO2,該工藝稱為乙烷二氧化碳氧化脫氫反應,CO2發(fā)生的反應為: 、。則CO2的作用為________________________。

3)實驗室模擬乙烷二氧化碳氧化脫氫反應時,將2.8mol5.2mol CO2充入容積恒定為0.5L的恒溫密閉容器中發(fā)生反應:,平衡時,。

a=______

T℃時,該反應的平衡常數K=______

③若不考慮副反應,對于該反應體系,下列說法正確的是______(填標號)。

a.三種生成物平衡分壓比值保持不變時,反應達到平衡狀態(tài)

b.降低C2H6CO2用料比,C2H6的平衡轉化率升高

c.在容器中加入CaO,可與H2O反應,提高CH2=CH2產率

d.反應開始后的一段時間內,適當縮小容器體積可提高單位時間內C2H6的轉化率

4)中國科學院科研團隊,利用固體氧化物電解池(Solid oxide electrolysis cellSOEC),在SOEC陽極實現(xiàn)了高選擇性乙烷電化學脫氫制乙烯。裝置示意圖如下。

b為電源的______極。

②陽極電極反應為__________________。

【答案】PtSn/Mg(2-Zn)AlO 消耗H2促進乙烷脫氫反應正向進行 消除催化劑表面積碳,提高催化劑的穩(wěn)定性 +178.1 6.25 mol/L bd

【解析】

1)由圖象看出最高的那條線是催化活性最優(yōu)的,即PtSn/Mg2-ZnAlO催化劑的催化反應活性最優(yōu);

2)根據CO2發(fā)生的反應,結合題干信息思考;

3)用蓋斯定律計算出目標方程式的反應熱,再利用三段式法計算平衡常數;

4)二氧化碳通過電解轉變?yōu)橐谎趸,碳元素化合價降低,得電子,被還原,則與b相連的電極為陰極,與a相連的電極為陽極,與陰極相連的為電源負極,則a為電源正極,b為電源負極。

1)由圖象看出最高的那條線是催化活性最優(yōu)的,即PtSn/Mg(2-Zn)AlO催化劑的催化反應活性最優(yōu),故答案為:PtSn/Mg(2-Zn)AlO

2)根據CO2發(fā)生的反應分析,,消耗了H2,有利于乙烷的脫氫反應向右進行;,能消除積碳,提高催化劑的穩(wěn)定性,故答案為:消耗H2促進乙烷脫氫反應正向進行;消除催化劑表面積碳,提高催化劑的穩(wěn)定性;

3)①由蓋斯定律,根據已知的方程式:

;

;

根據蓋斯定律,將①+②得到H=+136.9kJ/mol+41.2kJ/mol=+178.1 kJ/mol,故答案為:+178.1;

②設轉化C2H6物質的量為xmol,根據題目數據,列式如下:

起始(mol2.8 5.2 0 0 0

轉化(molx x x x x

平衡(mol2.8-x 5.2-x x x x

又因為是恒容容器,壓強之比等于物質的量之比,,有,解得x=2,又容器體積為0.5L,故平衡時各組分的濃度為:c(C2H6)=c(CO2)=,c(CH2=CH2)= c(CO)=c(H2O)=,該反應的平衡常數K===6.25mol/L,故答案為:6.25mol/L

a.由方程式看出,三種生成物的化學計量數均為1,三種生成物平衡分壓比值始終保持不變,三種生成物平衡分壓比值保持不變時,不能說明反應達到平衡狀態(tài),故a錯誤;

b.降低C2H6CO2用料比,相當于增大CO2的量,可以使C2H6的平衡轉化率升高,故b正確;

c.在容器中加入CaOCO2先與CaO反應,平衡逆向移動會降低CH2=CH2產率,故c錯誤;

d.適當縮小容器體積,壓強增大,反應速率加快,可提高單位時間內C2H6的轉化率,故d正確。

故答案為:bd;

4)①根據分析可知,b為電源的負極,故答案為:負;

②陽極發(fā)生氧化反應,乙烷失電子變成乙烯,固體電解質可以傳導O2-,電極反應式為:,故答案為:。

練習冊系列答案
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【題目】常溫時,向20mL 0.1 mol/L的CH3COOH溶液中逐滴滴加0.1 mol/L的NaOH溶液,滴入NaOH溶液的體積與溶液pH的變化如圖所示。下列說法正確的是

A. a點的pH=1

B. b點時,c (CH3COO)=0.05mol/L

C. c點時,V(NaOH)=20mL

D. 反應過程中的值不斷增大

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A.達到平衡時A的總轉化率為40%

B.達到平衡時c(B)1.0 mol/L

C.達到平衡時c(B)2c(D)

D.達到平衡時c(D)2c(B)

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【題目】改變0.1mol/L二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA-、A2-的物質的量分數pH的變化如圖所示已知[]

下列敘述錯誤的是

A. lg[K2(H2A)]=4.2

B. pH=4.2時,c(HA) = c(A2) = c(H+)

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(1)鉻(24Cr)屬于________(選填編號)。

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(2)CrO42Cr2O72在溶液中可相互轉化。室溫下,初始濃度為1.0 mol·L1Na2CrO4溶液中c(Cr2O72)隨c(H+)的變化如圖所示。

用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉化反應____________

由圖可知,溶液酸性增大,CrO42的平衡轉化率__________(填增大減小不變)。根據A點數據,計算出該轉化反應的平衡常數為__________。

升高溫度,溶液中CrO42的平衡轉化率減小,則該反應的ΔH_________0(填“>”“<”“=”)。

(3)欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性,可將Cr2O72-轉化為Cr(OH)3沉淀除去.已知:

氫氧化物開始沉淀時的pH

氫氧化物沉淀完全時的pH

Fe2+

7.0

9.0

Fe3+

1.9

3.2

Cr3+

6.0

8.0

某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示:

初沉池中加入的混凝劑是K2SO4﹒Al2(SO4)3﹒24H2O,其作用為__________(用離子方程式表示).

反應池中用NaHSO3將酸性廢液中的Cr2O72-還原成Cr3+,該反應的離子方程式為________.根據沉淀法中和法的原理,向沉淀池中加入NaOH溶液,此過程中發(fā)生主要反應的離子的先后順序是____________.證明Cr3+沉淀完全的方法是__________

(4)工業(yè)可用電解法來處理含 Cr2O72-廢水.實驗室利用如圖模擬處理含Cr2O72-的廢水,陽極反應式是Fe-2e-═Fe2+,陰極反應式是2H++2e-═H2↑.Fe2+與酸性溶液中的Cr2O72-反應的離子方程式是__________,得到的金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全,用電解法處理該溶液中0.01mol Cr2O72-時,至少得到沉淀的質量是__________ g.

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A.11B.14C.21D.32

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