【題目】乙烯是重要的基本化工原料,以乙烷為原料生產(chǎn)乙烯有多種方法。

I.乙烷裂解脫氫法。該方法的反應(yīng)為:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) H=akJ/mol

(1)已知101kPa,298K時(shí),C(s)H2(g)生成lmoC2H6(g)1molC2H4(g)H分別為-84.7 kJ/mol、+52.3kJ/mol。則a=___________。

II.乙烷氧化脫氫法,在原料氣中加入氧氣,乙烷氧化脫氫的反應(yīng)如下:2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) H<0,副反應(yīng)都為放熱反應(yīng),副產(chǎn)物有CH4(g)、CO(g)、CO2(g)。原料氣(70.1%空氣、29.9%C2H6)在反應(yīng)器中停留15s,獲得相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:

反應(yīng)溫度/

乙烷轉(zhuǎn)化率/%

乙烯選擇性/%

產(chǎn)率/%

750

80.5

62.9

50.6

800

85.6

64.5

55.2

850

92.2

63.2

58.3

900

97.6

59.0

57.6

(2)①反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=___________,K(750)___________K(900)(“>”、“<”“=”)

②當(dāng)溫度超過800℃時(shí),乙烯的選擇性降低,其主要原因可能是________________

III.催化氧化脫氫法。以Mo-V-Nb-Sb的氧化物為催化劑,在常壓、380℃下,反應(yīng)速率與氧氣分壓[P(O2)]、乙烷分壓[P(C2H6)的關(guān)系如下圖所示。

(3)已知該反應(yīng)的速率方程為v=kPm(O2)·Pn(C2H6),則m=___________,n=___________。

IV質(zhì)子膜燃料電池法。

(4)乙烷氧化制乙烯會(huì)產(chǎn)生CO2的大量排放,近年研究人員開發(fā)了乙烷氧化制乙烯的質(zhì)子膜燃料電池(SOFC),該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為__________,這種電池工作過程中沒有CO2排放,原因是______________。

【答案】+137.0 > 副反應(yīng)速率變大(或副反應(yīng)增多) m=0 n=1 C2H6-2e-=C2H4+2H 質(zhì)子膜將氧氣和乙烷、乙烯隔開,使脫氫和氧化分開進(jìn)行,所以沒有CO2產(chǎn)生

【解析】

(1)先分別寫出CH2轉(zhuǎn)化為乙烷、乙烯的熱化學(xué)方程式,然后將兩個(gè)式子相減,即可得相應(yīng)的熱化學(xué)方程式,確定a的值;

(2)①根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的含義書寫其表達(dá)式;化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),利用平衡移動(dòng)原理分析判斷;

②從有機(jī)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)伴隨的副反應(yīng)分析判斷;

(3)①分析圖象中vp(O2)、p(C2H6)的關(guān)系進(jìn)行判斷;

(4)乙烷氧化制乙烯的質(zhì)子膜燃料電池(SOFC),乙烷在負(fù)極失氫被氧化,發(fā)生氧化反應(yīng),據(jù)此寫出該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式;燃料電池將氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)分開為兩個(gè)半反應(yīng)。

(1)根據(jù)題意可得熱化學(xué)方程式:①2C(s)+3H2(g)=C2H6(g) H=-84.7kJ/mol

2C(s)+2H2(g)=C2H4(g) H=+52.3kJ/mol,②①,整理,可得C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) H=+137kJ/mol;

(2)①化學(xué)平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),各種生成物濃度冪之積與各種反應(yīng)物濃度冪之積的比,所以反應(yīng)2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) H<0的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為:K=;化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)減小,所以K(750)>K(900);

②在發(fā)生主反應(yīng)時(shí),還伴有副反應(yīng)發(fā)生,產(chǎn)生的副產(chǎn)物有CH4(g)、CO(g)、CO2(g)。當(dāng)溫度超過800℃時(shí),乙烯的選擇性降低,主要原因可能是副反應(yīng)增多,且溫度升高,副反應(yīng)速率變大;

(3)根據(jù)反應(yīng)速率與p(O2)關(guān)系可知:無論p(O2)如何變化,反應(yīng)速率都不發(fā)生變化,說明pm(O2)=1,則m=0;再分析vPn(C2H6)的關(guān)系可知:二者呈正比,所以n=1;

(4)乙烷變?yōu)橐蚁,發(fā)生氧化反應(yīng),所以該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為C2H6-2e-=C2H4+2H;質(zhì)子膜將負(fù)極乙烷變乙烯的氧化反應(yīng)與正極上O2獲得電子的反應(yīng)分開進(jìn)行,所以沒有CO2產(chǎn)生。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】苦杏仁酸在醫(yī)藥工業(yè)可用于合成頭孢羥唑、羥芐唑、匹莫林等的中間體,下列路線是合成苦杏仁酸及其衍生物的一種方法:

(1)試寫出B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式_____,C中官能團(tuán)的名稱為_____。

(2)反應(yīng)①的反應(yīng)類型為_____,D的核磁共振氫譜共有_____組峰。

(3)1molE最多可以與_____molNaOH反應(yīng)。反應(yīng)③的化學(xué)方程式為_____

(4)兩個(gè)C分子可以反應(yīng)生成具有三個(gè)六元環(huán)的化合物F,則F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_____。

(5)寫出滿足下列條件的C的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式_____。

A.既能發(fā)生銀鏡反應(yīng),又能發(fā)生水解反應(yīng)

B.遇FeCl3能顯紫色

C.苯環(huán)上具有兩個(gè)位于對(duì)位的取代基

(6)已知:RCH2COOHRCHClCOOH,請(qǐng)以冰醋酸為原料(無機(jī)試劑任選)設(shè)計(jì)制備聚乙醇酸()的合成路線_____。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列說法或表示方法中正確的是

A. 氫氣的燃燒熱為285.8 kJ·mol-1,則氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式為2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1

B. 等質(zhì)量的硫蒸氣和硫粉分別完全燃燒,后者放出的熱量多

C. 某密閉容器盛有0.1 mol N2和0.3 mol H2,在一定條件下充分反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目小于0.6×6.02×1023

D. 已知中和熱為57.3 kJ·mol-1,若將含0.5 mol H2SO4的濃硫酸溶液與含1 mol NaOH的溶液混合,放出的熱量要小于57.3 kJ

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】短周期W、XY、ZQ五種元素的原子序數(shù)依次遞增,WZ位于同一主族。已知W的氫化物可與Q單質(zhì)在光照條件下反應(yīng)生成多種化合物,且Y、Q形成一種共價(jià)化合物,X的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物可與Z單質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生常見的還原性氣體單質(zhì)E。下列說法不正確的是(

A. X、Z的最高價(jià)氧化物相互化合,生成的產(chǎn)物可用作防火劑

B. Y、Q形成的化合物是強(qiáng)電解質(zhì)

C. W、X、Q三種元素都能形成多種氧化物

D. 電解X、Q元素組成的化合物的飽和溶液常被用于實(shí)驗(yàn)室制備E單質(zhì)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】1)某氣態(tài)氧化物的化學(xué)式為RO2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1.28g該氧化物的體積為448mL,則R的摩爾質(zhì)量為___。

2)已知CO、SO2的混合氣體質(zhì)量共18.4g,標(biāo)準(zhǔn)狀況下休積為8.96L,則可推知該混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為___。

3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下9.03×1023個(gè)CH4所占的體積為___,與___個(gè)NH3含有相同數(shù)目的氫原子。

4)與16gN2H4所含有分子數(shù)相同的氧氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)___L

5)質(zhì)量比為51:28NH3、CO所含質(zhì)子數(shù)之比為___

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(1)利用反應(yīng)Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2設(shè)計(jì)成如圖所示原電池,回答下列問題:

①寫出電極反應(yīng)式:正極__________________________

②圖中X溶液是_______________,

③原電池工作時(shí),鹽橋中的________(陽(yáng)”)離子向X溶液方向移動(dòng)。

(2)如圖是一個(gè)化學(xué)過程的示意圖。

①甲池中OH-移向__________極(填“CH3OH”“O2”)。

②寫出通入CH3OH的電極的電極反應(yīng)式_______________。

③乙池中總反應(yīng)的離子方程式___________________。

④當(dāng)乙池中B(A g)極的質(zhì)量增加5.40g,若此時(shí)乙池中溶液的體積為500ml,則溶液的C(H+)___________;此時(shí)丙池某電極析出1.60g某金屬,則丙中的某鹽溶液可能是______________(填序號(hào))。A.MgSO4 B.CuSO4 C.NaCl D.AgNO3

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某溫度時(shí),在2 L的密閉容器中,X、Y、Z(均為氣體)三種物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。

(1)由圖中所給數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ;

(2)反應(yīng)從開始至2分鐘,用Z的濃度變化 表示的平均反應(yīng)速率為v(Z)=

(3)2min反應(yīng)達(dá)平衡容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量比起始時(shí) (填增大、減小或不變);混合氣體密度比起始時(shí) (填增大、減小或不變)。

(4)將a mol X與b mol Y的混合氣體發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)到某時(shí)刻各物質(zhì)的量恰好滿足:n (X) = n (Y) = n (Z),則原混合氣體中a : b = 。

(5)下列措施能加快反應(yīng)速率的是 。

A.恒壓時(shí)充入He

B.恒容時(shí)充入He

C.恒容時(shí)充入X

D.及時(shí)分離出Z

E.升高溫度

F.選擇高效的催化劑

(6)下列說法正確的是

A.升高溫度改變化學(xué)反應(yīng)的限度

B.已知正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡向右移動(dòng),正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢

C.化學(xué)反應(yīng)的限度與時(shí)間長(zhǎng)短無關(guān) D.化學(xué)反應(yīng)的限度是不可能改變的

E 增大Y的濃度,正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】如圖所示,①和②為兩個(gè)體積相同的固定容器,圖中“○”分別表示氫原子和氧原子,則下列說法正確的是(  )

A. H2、O2均能發(fā)生化合反應(yīng),但不能發(fā)生置換反應(yīng)

B. ①和②中氣體的質(zhì)量之比為18

C. 若①中的H21 mol,則②中所含原子總數(shù)為3.01×1023個(gè)

D. 兩容器的溫度和壓強(qiáng)均相同

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】有關(guān)飽和鏈烴的敘述,錯(cuò)誤的是  

A. 都是可燃物 B. 特征反應(yīng)是取代反應(yīng)

C. 隨碳原子個(gè)數(shù)增加,沸點(diǎn)依次升高 D. 隨氫原子個(gè)數(shù)增加,含氫量升高

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案