【题目】苯乙烯是重要的基础有机化工原料。工业中以乙苯催化脱氢来制取苯乙烯:
(g)(g)+H2(g) H=117.6kJ/mol
已知:上述反应的速率方程为v正=k正P乙苯,v逆=k逆P苯乙烯P氢气,其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,P为各组分分压。
(1)同时增大乙苯的反应速率和平衡转化率所采取的措施是_______________。
(2)在CO2气氛下,乙苯可催化脱氢制苯乙烯,其过程同时存在如图两种途径:
a=______;与掺水蒸汽工艺相比,该工艺中还能够发生反应:CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO。新工艺的特点有__________(填序号)。
a.CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
b.不用高温水蒸气,可降低能量消耗
c.有利于减少生产过程中可能产生的积炭
d.CO2在反应体系中作催化剂
(3)在实际生产中,往反应釜中同时通入乙苯和水蒸气,加入水蒸气稀释剂能提高乙苯转化率的原因是_______________。测得容器总压(P总)和乙苯转化率α随时间变化结果如图所示。平衡时,P(H2O)=_______kPa,平衡常数Kp=____kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算);a处的=_________。
【答案】升温 159.2 abc 体系总压不变时,加入水蒸气,相当于反应体系减压,平衡正向移动,乙苯转化率增大 80 45 2.5
【解析】
(1)结合影响化学反应速率和平衡移动的因素分析判断;
(2)①由图片可知△H1=△H2+△H3,据此计算解答;a.CO2与H2反应,导致氢气浓度减低,结合平衡的移动判断;b.在保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸汽工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;c.结合反应CO2+C═2CO分析判断;d. 根据图示,二氧化碳反应生成了CO,据此分析判断;
(3)根据加入水蒸气对平衡移动的影响分析解答;设起始时n(乙苯)=amol,n(H2O)=bmol,利用反应的三段式计算平衡时气体的总物质的量,结合恒温恒容时,气体的物质的量之比等于压强之比,得到a、b的关系,再计算乙苯、苯乙烯、氢气的分压,并代入Kp=计算Kp;反应速率v=v正-v逆=k正p乙苯=k逆p苯乙烯p氢气,则v正=k正p乙苯,v逆=k逆p苯乙烯p氢气,平衡时v正=v逆,即k正p乙苯=k逆p苯乙烯p氢气,利用反应的三段式计算a点时气体的总物质的量和分压计算。
(1)乙苯催化脱氢反应正向是体积增大的吸热反应,同时增大乙苯的反应速率和平衡转化率所采取的措施有升温、加压,故答案为:升高温度(或增大压强);
(2)①由图片可知△H1=△H2+△H3=+117.6kJ/mol+(+41.6kJ/mol)=+159.2kJ/mol,即a=+159.2;a.CO2与H2反应,导致氢气浓度减低,有利于乙苯脱氢反应的化学平衡右移,故a正确;b.由题目信息可知,在保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸汽工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度,消耗的能量减少,故b正确;c.加入的二氧化碳会发生反应CO2+C═2CO,有利于减少积炭,故c正确;d. 根据图示,二氧化碳反应生成了CO,不是催化剂,故d错误;故答案为:+159.2;abc;
(3) 体系总压不变时,加入水蒸气,相当于反应体系减压,平衡正向移动,乙苯转化率增大,因此在实际生产中,往反应釜中同时通入乙苯和水蒸气,能提高乙苯转化率;设起始时n(乙苯)=amol,n(H2O)=bmol,
(g)+H2(g)
起始量(mol) a 00
变化量(mol)0.75a0.75a0.75a
平衡量(mol)0.25a0.75a 0.75a
气体的物质的量之比等于压强之比,平衡时=,b=4a,PH2O=×115kPa=80kPa,PH2=P苯乙烯=×115kPa=15kPa,P乙苯=P苯乙烯=5kPa,所以平衡常数Kp===45kPa;
反应速率v=v正-v逆=k正p乙苯-k逆p苯乙烯p氢气,则v正=k正p乙苯,v逆=k逆p苯乙烯p氢气,平衡时v正=v逆,即k正p乙苯-k逆p苯乙烯p氢气,所以==Kp=45kPa;
(g)+H2(g)
起始量(mol) a 0 0
变化量(mol)0.6a 0.6a 0.6a
平衡量(mol)0.4a 0.6a 0.6a
气体的物质的量之比等于压强之比,a点时PH2=P苯乙烯=×112kPa=12kPa,P乙苯=8kPa,所以=Kp×=45kPa×=2.5,故答案为:体系总压不变时,加入水蒸气,相当于反应体系减压,平衡正向移动,乙苯转化率增大;80;45;2.5。
科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应,称为Glaser反应。2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2。该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线:
回答下列问题:
(1)B的结构简式为_____,反应②所需的试剂和条件是______,反应③的反应类型为______反应。
(2)1molE理论上最多消耗氢气_____mol。
(3)芳香化合物F是C的同分异构体,其分子中只有两种不同化学环境的氢,数目比为3:1,写出任意一种的结构简式______。
(4)写出用2苯基乙醇)为原料(其他无机试剂任选)制备化合物D的合成路线______。
(合成路线常用的表达方式为:AB……目标产物)
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】胆矾CuSO4·5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构示意图如下:
下列有关胆矾的说法正确的是
A.Cu2+的价电子排布式为3d84s1
B.所有氧原子都采取sp3杂化
C.胆矾中含有的粒子间作用力有离子键、极性键、配位键和氢键
D.胆矾所含元素中,H、O、S的半径及电负性依次增大
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】利用如图装置可以进行实验并能达到实验目的的是( )
选项 | 实验目的 | X中试剂 | Y中试剂 |
A | 用KMnO4和浓盐酸制取并收集纯净干燥的Cl2 | 饱和食盐水 | 浓硫酸 |
B | 用Cu与浓硝酸制取并收集纯净干燥的NO2 | 水 | 浓硫酸 |
C | 用生石灰与浓氨水制取并收集纯净干燥的NH3 | 水 | 浓硫酸 |
D | 用铜片和浓硫酸制取并收集纯净干燥的SO2 | 饱和NaHSO3溶液 | 浓硫酸 |
A.AB.BC.CD.D
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如下。下列说法不正确的是
A. 腐蚀过程中铜极上始终只发生: 2H++2e-= H2↑
B. 若水膜中溶有食盐将加快铁铆钉的腐蚀
C. 若在金属表面涂一层油脂能防止铁铆钉被腐蚀
D. 若将该铜板与直流负极相连,则铁铜均难被腐蚀
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】“达芦那韦”是抗击新型冠状病毒潜在用药,化合物M是它的合成中间体,其合成路线如下:
已知:R1CHO
回答下列问题:
(1)有机物A的名称是______________;反应②反应类型是__________。
(2)物质B的结构简式是____________;E的分子式为_____________。
(3)G中含氧官能团的名称是________;F中有________个手性碳原子。
(4)请写出反应⑤的化学反应方程式_____________。
(5)物质N是C的一种同分异构体,写出满足下列条件的一种同分异构体的结构简式_______。
①分子结构中含有苯环和氨基,氨基与苯环直接相连;②能使溴水褪色;③核磁共振氢谱有6组峰,峰面积之比为6∶3∶2∶2∶1∶1。
(6)设计由苯甲醇和CH3NH2为原料制备的合成路线_______________。
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法:保持污水的pH在5.0~6.0,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,弃去浮渣层,即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水,设计的装置示意图如图1所示。
回答下列问题:
(1)电解过程中,电解池阴极的电极反应式为______;控制电流,可使电解池阳极同时发生两个电极反应:其中一个为2H2O -4e- === O2↑+ 4H+,另一个电极反应式为______。
(2)电解池溶液中得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式为______。
(3)某熔融盐燃料电池以熔融的多种碱金属碳酸盐混合物为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极,如图2。若该熔融盐燃料电池为电浮选凝聚法的电解电源,则:
①正极的电极反应式为______;
②为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是______。
③实验过程中,若在阴极产生了44.8L(标准状况)气体,则熔融盐燃料电池理论上消耗CH4______L(标准状况)。
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】某工业废水中存在大量的Na+、Cl-、Cu2+、SO42-,欲除去其中的Cu2+、SO42-,设计工艺流程如图所示:
下列说法不正确的是
A.NaOH的作用是除去Cu2+B.试剂a 为Na2CO3,试剂b为BaCl2
C.流程图中,操作x为过滤D.试剂c为盐酸
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】写出下列物质的分子式或结构简式:
(1)1L烷烃C的蒸气完全燃烧时,生成同温同压下15L水蒸气:__________。
(2)分子式为CmH20的烷烃中m为________。
(3)碳、氢原子个数之比为2∶5的烷烃的分子式为__________,它的同分异构体的结构简式为__________。
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