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【题目】乙炔(C2H2)在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛,可由电石(CaC2)直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产。

(1)电石水化法制乙炔是将生石灰与焦炭在3000℃下反应生成CaC2CaC2再与水反应即得到乙炔。CaC2与水反应的化学方程式为___________________________

(2)已知:CH4(g)2O2(g)===CO2(g)2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJ/mol

C2H2(g)2.5O2(g)===2CO2(g)H2O(l) ΔH2=-1299.6 kJ/mol

2H2(g)O2(g)===2H2O(l) ΔH3=-571.6 kJ/mol

则甲烷气相裂解反应:2CH4(g)===C2H2(g)3H2(g)ΔH________kJ/mol

(3)哈斯特研究得出当甲烷分解时,几种气体平衡时分压(Pa)与温度()的关系如图所示。

T1℃时,向1 L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4只发生反应2CH4(g) C2H4(g)2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)c(CH4)。该反应的ΔH_____0(“>”“<”)CH4的平衡转化率为________。上述平衡状态某一时刻,若改变温度至T2℃,CH40.01 mol/(L·s)的平均速率增多,经t s后再次达到平衡,平衡时,c(CH4)2c(C2H4),则T1_____(“>” “<”)T2t________s

②列式计算反应2CH4(g) C2H2(g)3H2(g)在图中A点温度时的平衡常数K__________________(用平衡分压代替平衡浓度计算,lg0.05=-1.3)

③由图可知,甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成,为提高甲烷制乙炔的转化率,除改变温度外,还可采取的措施有__________________

【答案】CaC22H2O―→Ca(OH)2C2H2 376.4 > 66.7% > 5 5.0×104 充入适量乙烯

【解析】

(1)碳化钙和水反应生成氢氧化钙和乙炔;
(2)根据盖斯定律来分析;
(3)①分解反应绝大多数为吸热反应;设出CH4的转化浓度,然后根据三段式,利用c(C2H4)=c(CH4)来解答;根据改变温度后,CH4的浓度升高来判断温度的变化;表示出变化后的CH4和C2H4的浓度,然后根据c(CH4)=2c(C2H4)来计算;②根据平衡常数表达式来计算;③甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成,为提高甲烷制乙炔的转化率,可以充入适量的乙烯。

(1)碳化钙和水反应生成氢氧化钙和乙炔,反应的化学方程式为:CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑,故答案为:CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑;

(2)已知:①CH4(g)+2O2 (g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJmol-1

②C2H2(g)+2.5O2(g)=2CO2 (g)+H2O(l)△H2=-1299.6kJ/mol
③2H2 (g)+O2(g)=2H2O(l)△H3=-571.6kJ/mol,
将①×4-②-③×3/2可得:2CH4(g)=C2H2(g)+3H2 (g)△H=(-890.3kJmol-1 )×4-(-1299.6kJmol-1)-(-571.6kJmol-1)×3/2=+376.4kJ/mol,故答案为:+376.4;
(3)①反应2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g)为分解反应,而分解反应绝大多数为吸热反应,故此反应为吸热反应;
设CH4的转化浓度为Xmol/L,可知:
2CH4(g)=== C2H4(g)+ 2H2(g)
初始浓度(mol/L):0.3 0 0

浓度变化(mol/L):X X/2 X

平衡浓度(mol/L):(0.3-X) X/2 X

根据c(C2H4)=c(CH4)可知:0.3-X=X/2

解得X=0.2mol/L;故CH4的平衡转化率=0.2/0.3×100%=66.7%;
改变温度后,CH4的浓度升高,即平衡左移,即温度应为降低,即T1>T2
由于CH4以0.01mol/(Ls)的平均速率增多,经ts后再次达到平衡,故在tS的时间内,CH4的浓度变化为0.01tmol/L,根据浓度的该变量之比等于计量数之比,利用三段式来计算:
2CH4(g) == C2H4(g)+2H2(g)
初始浓度:0.1mol/L 0.1mol/L
浓度改变:0.01tmol/L 0.005tmol/L
平衡浓度:(0.1+0.01t)mol/L (0.1-0.005t)mol/L
由于c(CH4)=2c(C2H4),故有:0.1+0.01t=2×(0.1-0.005t),解得t=5
故答案为:>;66.7%;>;5;
②根据此反应的平衡常数表达式,将气体的平衡浓度换为平衡分压,即 ,故答案为:5×104
③甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成,充入适量的乙烯,可抑制甲烷向乙烯的转化,从而提高甲烷制乙炔的转化率,故答案为:可以充入适量的乙烯。

练习册系列答案
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【题目】以有机物A(含有苯环的烃,化学式C8H8)和CCl4为原料合成苯丙氨酸E的流程如下:

已知:烃分子中的氢原子被卤素原子取代所生成的衍生物叫做卤代烃,如CH3CH2Cl;卤代烃在NaOH水溶液加热条件下会水解,如:

CH3CH2Cl+NaOHCH3CH2OH+NaCl

CH2ClCH2Cl+2NaOHCH2OHCH2OH+2NaCl

(该反应不需要条件就迅速转化)

R-CH2CH2OHR-CH=CH2+H2O

(1)D→E的反应类型为_____________________

(2)A的结构简式为________________________

(3)有关D的叙述错误的是___________(填序号)。

a.能使酸性KMnO4溶液褪色 b.能与溴的CCl4溶液反应

c.能与甲醇发生酯化反应 d.能发生水解反应

(4)C→D反应的化学方程式为___________________________________

(5)满足下列条件的E的同分异构体共有_________种。

属于酯类;苯环上只有两个对位取代基,其中一个为—NH2

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【题目】RXYZ是四种元素,其常见化合价均为+2,X2+与单质R不反应,X2++Z=X+Z2+,Y+Z2+=Y2++Z。这四种离子被还原成0价时,表现的氧化性强弱顺序为( )

A.R2+>X2+>Z2+>Y2+B.X2+>R2+>Y2+>Z2+

C.Y2+>Z2+>R2+>X2+D.Z2+>X2+>R2+>Y2+

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【题目】如图是元素周期表的一部分

1元素原子结构示意图为__________

2元素③④的第一电离能大小关系为_______(填化学用语,下同),原因是__________________-⑧中最高价氧化物对应水化物酸性最强的是_______

3写出元素的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式_________

4元素⑤ 与⑧ 元素相比,非金属性较强的是__________(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是__________

A.气态氢化物的挥发性和稳定性

B.两元素的电负性

C.单质分子中的键能

D.含氧酸的酸性

E.氢化物中X—H键的键长

F.两单质在自然界中的存在形式

5根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位:KJ·mol1),回答下面各题:

元素代号

I1

I2

I3

I4

Q

2080

4000

6100

9400

R

500

4600

6900

9500

S

740

1500

7700

10500

T

580

1800

2700

11600

U

420

3100

4400

5900

①T元素最可能是________(填“s”“p”“d”“ds”等)区元素;

在周期表中,最可能处于同一主族的是_________.(填元素代号)

②下列离子的氧化性最弱的是______________

A.S2+ BR2+ CU+ DT3+

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【题目】工业上常用铁碳混合物处理含Cu2+废水获得金属铜。当保持铁屑和活性炭总质量不变时,测得废水中Cu2+浓度在不同铁碳质量比(x)条件下随时间变化的曲线如下图所示。

下列推论不合理的是

A. 活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用

B. 铁屑和活性炭会在溶液中形成微电池,铁为负极

C. 增大铁碳混合物中铁碳比(x),一定会提高废水中Cu2+的去除速率

D. 利用铁碳混合物回收含Cu2+废水中铜的反应原理:Fe+Cu2+=Fe2++Cu

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【题目】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是

A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生

B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极

C.两烧杯中溶液的氢离子均减少

D.产生气泡的速度甲比乙慢

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a.温度 b.浓度 c.压强 d.刻度线

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3)将称好的氢氧化钠固体加_____将其溶解,待冷却后将溶液移入容量瓶中。

4)用少量蒸馏水冲洗____23次,将洗液移入容量瓶中。

5)向容量瓶内加水至接近刻度12cm处,改用胶头滴管小心地加水至______________

6)最后塞好瓶塞,摇匀,将配好的溶液移入__(选填编号)中并贴好标签。

a. b. c. d.

7)分析下列操作可能会对氢氧化钠溶液浓度造成的影响(填偏高偏低无影响)。

氢氧化钠溶解后,未冷却即转移___

定容时仰视_____

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【题目】聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂,以废铁屑为原料制备PFS的具体工艺流程如下:

下列说法错误的是

A. 步骤①,粉碎的目的是为了增大反应物接触面积,提高酸浸反应速率

B. 步骤④,加稀硫酸调节pH在一定的范围内,让Fe3+部分水解形成碱式盐

C. 步骤⑤,减压蒸发,有利于降低水的沸点防止产物分解

D. 步骤③,可以选择双氧水、氯气等氧化剂将Fe2+转化成Fe3+

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