化学键 | C-H | C-C | C=C | H-H |
键能/kJ•molˉ1 | 412 | 348 | 612 | 436 |
分析 (1)反应热=反应物总键能-生成物总能键能,由有机物的结构可知,应是-CH2CH3中总键能与-CH=CH2、H2总键能之差;
(2)参加反应的乙苯为nα mol,则:
?+H2
开始(mol):n 0 0
转化(mol):nα nα nα
平衡(mol):n(1-α) nα nα
维持体系总压强p恒定,在温度T时,由PV=nRT可知,混合气体总浓度不变,设反应后的体积为V′,则$\frac{n(1-α)+nα+nα}{V′}$=$\frac{n}{V}$,故V′=(1+α)V,再根据平衡常数表达式K=$\frac{c(苯乙酸)×c({H}_{2})}{c(乙苯)}$计算解答;
(3)①保持压强不变,加入水蒸气,容器体积应增大,等效为降低压强,平衡向气体体积增大的方向移动;
②600℃时乙苯的转化率与苯乙烯的选择性均较高,结合温度对乙苯转化率、苯乙烯选择性、温度对反应速率与催化剂的影响及消耗能量等,分析控制反应温度为600℃的理由;
(4)①CO2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;
②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;
③由于会发生反应CO2+C═2CO,有利于减少积炭;
④CO2代替水蒸气,有利用CO2资源利用.
解答 解:(1)反应热=反应物总键能-生成物总能键能,由有机物的结构可知,应是-CH2CH3中总键能与-CH=CH2、H2总键能之差,故△H=(5×412+348-3×412-612-436)kJ•mol-1=+124kJ•mol-1,
故答案为:+124;
(2)物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应,参加反应的乙苯为nα mol,则:
?+H2
开始(mol):n 0 0
转化(mol):nα nα nα
平衡(mol):n(1-α) nα nα
维持体系总压强p恒定,在温度T时,由PV=nRT可知,混合气体总浓度不变,设反应后的体积为V′,则$\frac{n(1-α)+nα+nα}{V′}$=$\frac{n}{V}$,故V′=(1+α)V,则平衡常数K=$\frac{c(苯乙酸)×c({H}_{2})}{c(乙苯)}$,则K=$\frac{\frac{nα}{(1+α)V}×\frac{nα}{(1+α)V}}{\frac{n(1-α)}{(1+α)V}}$=$\frac{n{α}^{2}}{(1-{α}^{2})V}$,
故答案为:$\frac{n{α}^{2}}{(1-{α}^{2})V}$;
(3)①正反应为气体分子数增大的反应,保持压强不变,加入水蒸气,容器体积应增大,等效为降低压强,平衡向正反应方向移动,提高乙苯的平衡转化率,
故答案为:正反应为气体分子数增大的反应,保持压强不变,加入水蒸气,容器体积应增大,等效为降低压强,平衡向正反应方向移动;
②600℃时乙苯的转化率与苯乙烯的选择性均较高,温度过低,反应速率较慢,转化率较低,温度过高,选择性下降,高温下可能失催化剂失去活性,且消耗能量较大,故选择600℃左右,
故答案为:600℃时乙苯的转化率与苯乙烯的选择性均较高,温度过低,反应速率较慢,转化率较低,温度过高,选择性下降,高温下可能失催化剂失去活性,且消耗能量较大;
(4)①CO2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,故正确;
②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,故正确;
③由于会发生反应CO2+C═2CO,有利于减少积炭,故正确;
④CO2代替水蒸气,有利用CO2资源利用,故正确,
故选:①②③④.
点评 本题考查反应热计算、化学平衡常数计算、反应速率及平衡移动的影响因素、对条件控制的分析评价等,(1)中认为苯环存在单双键交替形式不影响计算结构,(2)中平衡常数计算为易错点、难点,注意温度、压强不变,容器的体积发生变化,学生容易认为容器的体积不变,题目难度较大.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 将金属钠保存在汽油中 | |
B. | 将实验用剩下的钠,放回保存钠的试剂瓶中 | |
C. | 用手掰开一块金属钠,观察钠的颜色 | |
D. | 向盛水的烧杯中投入拇指大小的钠块,观察现象 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 2s末用物质A表示的反应速率为0.3mol/(L•s) | |
B. | 2s内用物质B表示的反应速率为0.15mol/(L•s) | |
C. | 2s时物质A的转化率为70% | |
D. | 2s时物质B的浓度为1.4 mol•L-1 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | H2SO4═H${\;}_{2}^{+}$+SO${\;}_{4}^{2-}$ | B. | Fe2(SO4)3═2Fe2++3SO${\;}_{4}^{2-}$ | ||
C. | Ba(OH)2═Ba2++2OH- | D. | K2CO3═2K++CO3-2 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 越活泼的金属越难冶炼 | |
B. | 合金的性质与其成分金属的性质不完全相同 | |
C. | 金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 | |
D. | 工业上金属Mg、Al都是用电解其熔融的氯化物制得的 |
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