Question

【題目】乙酸是生活中常見的有機物之一，不僅是食醋的主要成分，在工業(yè)上也可用于制氫，已知如下反應(yīng)：

熱裂解反應(yīng)：

脫羧基反應(yīng)：

合成乙酸反應(yīng)：

（1）請寫出與甲醇化的熱化學(xué)方程式________。

（2）在密閉容器中，利用乙酸制甲烷，若要使甲烷的產(chǎn)率較高，制備時選擇的適宜條件為________。

a.較低溫度 b.較大壓強 c.高溫 d.低壓

（3）向一恒容密閉容器充入一定量的乙酸氣體發(fā)生反應(yīng)，相同時間后，測得溫度與氣體產(chǎn)率的關(guān)系如圖：

①約之前氫氣產(chǎn)率低于甲烷的可能原因是________。而之后氫氣產(chǎn)率高于甲烷的理由是________。

②一定溫度下，若在充入容器的乙酸氣體中摻雜一定量水蒸氣，氫氣產(chǎn)率顯著提高而產(chǎn)率下降，原因是________（用化學(xué)方程式表示）。

（4）溫度為時，在密閉容器中充入一定量乙酸氣體，若利用合適的催化劑控制不發(fā)生其他的副反應(yīng)，達到平衡時總壓強為，熱裂解反應(yīng)消耗乙酸，脫羧基反應(yīng)消耗乙酸，乙酸的體積分數(shù)為________；脫羧基反應(yīng)的平衡常數(shù)=________（為以分壓表示的平衡常數(shù)）。

Answer 1

【答案】 ad 脫羧基反應(yīng)活化能低， 反應(yīng)速率快 隨著溫度升高后， 熱裂解反應(yīng)速率加快， 同時熱裂解反應(yīng)正向移動， 而脫羧基反應(yīng)逆向移動， 故氫氣產(chǎn)率高于甲烷（ 合理即可）

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式；

(2)根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素分析；

(3)根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動的因素分析；

(4)根據(jù)阿伏加德羅定律：壓強之比等于物質(zhì)的量之比進行解答。

(1)由反應(yīng)① ；

② ；

③

根據(jù)蓋斯定律，可知：①+③CH3OHCO(g)+2H2(g)H=+90.0kJ/mol，所以與甲醇化的熱化學(xué)方程式 ，故答案： ；

(2)根據(jù)脫羧基反應(yīng)： 可知：脫羧基反應(yīng)是一個氣體體積增大的放熱反應(yīng)，所以要使甲烷產(chǎn)率較高，應(yīng)控制較低溫度和較低壓強，故答案：ad；

(3)①由已知熱裂解反應(yīng)： ；脫羧基反應(yīng)： 可知，之前，氫氣產(chǎn)率低于甲烷，可能原因是脫羧基反應(yīng)為放熱反應(yīng)，活化能低，反應(yīng)速率快；而之后隨溫度升高后，熱裂解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，熱裂解反應(yīng)速率加快，同時熱裂解反應(yīng)正向移動，脫羧基反應(yīng)逆向移動，故氫氣產(chǎn)率會高于甲烷，故答案：脫羧基反應(yīng)活化能低，反應(yīng)速率快；

隨著溫度升高后，熱裂解反應(yīng)速率加快，同時熱裂解反應(yīng)正向移動，而脫羧基反應(yīng)逆向移動，故氫氣產(chǎn)率高于甲烷；

②在乙酸氣體中摻雜水蒸氣可發(fā)生反應(yīng)，所以產(chǎn)率下降而產(chǎn)率提高，故答案：；

(4)根據(jù)已知：密閉容器中充入一定量乙酸氣體，若利用合適的催化劑控制不發(fā)生其他的副反應(yīng)，達到平衡時總壓強為，熱裂解反應(yīng)消耗乙酸，脫羧基反應(yīng)消耗乙酸，設(shè)充入乙酸的物質(zhì)的量為， 達平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量為：

脫羧基反應(yīng)：

反應(yīng)消耗

達平衡時

熱裂解反應(yīng)：

反應(yīng)消耗

達平衡時

反應(yīng)后總物質(zhì)的量為

乙酸的體積分數(shù)為，脫羧基反應(yīng)的氣體分壓為，。故答案：；。