①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
②图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为_________,理由是_________。
③气相直接水合法常采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290℃,压强6.9MPa,乙烯的转化率为5%,若要进一步提高转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,n(H2O):n(C2H4)=0.6:1,
还可以采取的措施有_________、_________。
【答案】(1)CH2=CH2+H2SO4
催化剂 C2H5OSO3H;C2H5OSO3H+H2O
催化剂 CH3CH2OH+H2SO4
(2)—45.5;减少污染;减少对设备的腐蚀。
(3)①0.07 Mpa-1 ②P4>P3>P2>P1;反应分子数减少,相同温度下,压强升高乙烯转化率升高。③增大n(H2O)︰n(C2H4)的比值,及时把生成的乙醇液化分离
【解析】(1)乙烯与硫酸发生加成反应生成硫酸氢乙酯,硫酸氢乙酯再通过取代反应得到乙醇。 CH2=CH2+H2SO4C2H5OSO3H+H2O
催化剂 催化剂 C2H5OSO3H CH3CH2OH+H2SO4
(2)通过盖斯定律,—△H2+△H1-△H3=—45.5KJ·mol-1
比较两种流程,可看出气相直接水合法减少反应步骤,增大产物的产率,同时减少污染物的排放;不用硫酸作反应物,减少对设备的腐蚀。
(3)①A点乙烯的平衡转化率是20%。 根据反应:CH2=CH2+H2O
催化剂 C2H5OH
起始 1mol 1mol 0 转化 0.2mol 0.2mol 0.2mol 平衡 0.8mol 0.8mol 0.2mol
则平衡时乙烯的分压:P(C2H4)=7.85Mpa×0.8mol/1.8mol=3.4889 Mpa 水蒸气的分压:P(H2O)=7.85Mpa×0.8mol/1.8mol=3.4889 Mpa 乙醇的分压:P(C2H5OH)=7.85Mpa×0.2mol/1.8mol=0.8722 Mpa
则平衡常数Kp=P(C2H5OH)/ P(C2H4)× P(H2O)=0.8722 Mpa/3.4889 Mpa×3.4889 Mpa=0.07 Mpa-1 ②通过反应可以看出压强越大,乙烯的转化率越高,通过在300℃时转化率可得出:P4>P3>P2>P1。 ③可以增大H2O的浓度,及时分离出生成的乙醇。
23.(2014·全国大纲版理综化学卷,T28)(15分) 化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题:
(1)已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6 ℃和76 ℃,AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成lmol AX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为 。 (2)反应AX3(g)+X2(g)
AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。
反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5)= 。 ②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为 实验a相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是:b 、 c 。
③用p0表示开始时总压强,p表示平衡时总压强,α表示AX3的平衡转化率,则α的表达式为 ;实验a和c的平衡转化率:αa为 、αc为 。
【答案】(15分)
(1)①AX3(l)+X2(g)=AX5(s)△H= —123.8kJ?mol—1(2分)
(填实验序号);与
(2)v(AX5)?0.1mol= 1.7×10—4mol/(L?min)
10L?60min解:开始时no=0.4mol,总压强为160KPa,平衡时总压强为120KPa,则n为,
102KPan102KPa?,n=0.4mol?=0.30mol
160KPa0.4mol160KPaAX3(g)+X2(g)
AX5(g)
初始 (mol) 0.20 0.20 0 平衡 (mol) 0.20-x 0.20-x x (0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30,则x=0.10 v(AX5)?0.1mol= 1.7×10—4mol/(L?min) (3分)②bca(2分) 加入催化剂.反应速率
10L?60min加快,但平衡点没有改变(2分);温度升高。反应速率加快,但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大)(2分);③α=2(1-
p)(2分);50%(1分);p040%(1分)。
【解析】(1)因为AX3的熔点和沸点分别为—93.6℃和76℃,AX5的熔点为167℃,室温时,AX3为液态,AX5为固态,生成1mol AX5,放出热量123.8kJ,该反应的热化学方程为:AX3(l)+X2(g)=AX5(s)△H= —123.8kJ?mol—1,
(2)①起始时AX3和X2均为0.2mol,即no=0.4mol,总压强为160KPa,平衡时总压强为120KPa,设平衡时总物质的量为n,根据压强之比就等于物质的量之比有:
AX3(g)+X2(g)
AX5(g)
102KPan?,n=0.30mol。
160KPa0.4mol初始 (mol) 0.20 0.20 0 平衡 (mol) 0.20-x 0.20-x x (0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30,则x=0.10 v(AX5)?0.1mol= 1.7×10—4mol/(L?min)
10L?60min②根据到abc达平衡用时的多少可以比较出反应速率的大小为:b>c>a;
③用p0表示开始时总压强,p表示平衡时总压强,α表示AX3的平衡转化率,根据压强之比就等于物质的量之比有:
pp0.4=,n=0.40
pp0nAX3(g)+X2(g)
AX5(g)
初始 (mol) 0.20 0.20 0 平衡 (mol) 0.20-x 0.20-x x
(0.20-x)+(0.20-x)+x=n,则x= 0.40-n=0.4—0.4p0 p0.4?则α=
p0p0.2=2(1-
p) p0∴αa=2(1-
120p)=2(1—)×100%=50%;
160p0140p)=2(1—)×100%=40%。
175p0 αc=2(1-
24.(2014·山东理综化学卷,T29)(17分)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s) 2NO(g)+Cl2(g)(1)4NO2(g)+2NaCl(s)
表示)。
(2)为研究不同条件对反应(II)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol
Cl2,10min时反应(II)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol?L-1?min-1,则平衡后n(Cl2)= mol,NO的转化率а1= 。其它条件保持不变,反应(II)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率а2 а1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2 (填“增大”“减小”或“不变”。若要使K2减小,可采用的措施是 。
(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2mol NaOH的水溶
液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A,溶液B为0.1mol?L ̄1的CH3COONa溶液,则两溶液中c
NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ?H < 0 (I) 2ClNO(g) K2 ?H < 0 (II)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2
(NO3 ̄)、c(NO2-)和c(CH3COO ̄)由大到小的顺序为 。(已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol?L ̄1,CH3COOH的电离常数K a=1.7×10-5mol?L ̄1,可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是 。
a.向溶液A中加适量水 b.向溶液A中加适量NaOH c.向溶液B中加适量水 d..向溶液B中加适量NaOH
K12 【答案】(1)(2)(2)2.5×10-2;75%;>;不变;升高温度 (3)c(NO3 ̄) > c(NO2-) > c(CH3COO ̄);
K2b、c
【解析】(1)(I)×2?(II)即可得到4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),
K12所以平衡常数K=;
K2 (2)ClNO的浓度变化△c(ClNO)=7.5×10-2mol?L,所以ClNO的物质的量变化△n(ClNO)=0.15mol,所以Cl2的物质的量变化率△n(Cl2)=0.075mol,则平衡后n(Cl2)=0.1mol-0.075mol=0.025mol;转化的n(NO)=0.15mol,则NO的转化率а1=
0.15mol?100%=75%;其他条件保持不变,反应(II)在恒压条件
0.2mol下进行,则反应(II)的压强大于反应(I)的压强,则平衡有利于向正方向移动,所以平衡时NO的转化率а2>а1;因为温度不变,所以化学平衡常数不变;因为反应(II)的?H < 0,为放热反应,所以要减小化学平衡常数,就要使平衡向逆方向移动,可以采取加热的方法;
(3)根据盐类水解规律,越弱越水解,所以CH3COO ̄的水解程度大于NO2-,故离子浓度大小是c(NO3 ̄)>c(NO2-)>c(CH3COO ̄); 因为CH3COO ̄的水解程度大于NO2-,所以溶液A的PH小于溶液B的PH。 a.向溶液A中加适量水 (使A的PH减小),b.向溶液A中加适量NaOH(使A的PH增大),c.向溶液B中加适量水(使B的PH减小),d..向溶液B中加适量NaOH (使B的PH增大),只有bc满足题意。
25、(2014·上海单科化学卷,T四)(本题共12分)合成氨工艺的一个重要工序是铜洗,其目的是用铜液[醋酸二氨合铜(Ⅰ)、氨水]吸收在生产过程中产生的CO和CO2等气体。铜液吸收CO的反应是放热反应,其反应方程式为:Cu(NH3)2Ac +CO+NH3
完成下列填空:
23.如果要提高上述反应的反应速率,可以采取的措施是______________。(选填编号)
a.减压 b.增加NH3的浓度 c.升温 d.及时移走产物 24.铜液中的氨可吸收二氧化碳,写出该反应的化学方程式。
[Cu(NH3)3CO]Ac