组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.15 引用次数:389 题号:19072185
1-丁烯是仅次于乙烯和丙烯的重要石油化工基本原料,可以利用正丁烷催化脱氢制备,催化脱氢又分为无氧催化脱氢和有氧催化脱氢。实际化工生产中需对反应条件(催化剂、温度等)进行探究,以获取最佳效益。
已知:I.温度过高会引发正丁烷裂解生成低碳烃类的副反应。
II.产物收率=生成某产物的原料量/投入的原料量×100%。
(1)利用正丁烷无氧催化脱氢制备1-丁烯反应原理如下:
CH3CH2CH2CH3H2C=CHCH2CH3+H2   ΔH
已知CH3 CH2CH2CH3、CH2 =CHCH2CH3、H2的燃烧热分别为2 878 kJ/mol、2 720 kJ/mol、286 kJ/mol,计算ΔH=___________
(2)无氧催化脱氢用Pt系催化剂时,正丁烷单位时间转化率和1-丁烯选择性如表所示。
催化剂单位时间转化率/%1-丁烯选择性/%
催化剂1:PtSn/γ-Al2O323.092.0
催化剂2:PtSnSr0.2/γ-Al2O338.588.1
催化剂3:PtSn(0.3%)/MgAl2O427.098.9
①仅从1-丁烯选择性的角度考虑,应选择的催化剂为___________(填催化剂序号,下同)。
②工业上,从1-丁烯单位时间收率的角度考虑,应选择的最佳催化剂为___________
(3)其他条件相同,30 min时测得正丁烷转化率、1-丁烯收率随温度的变化关系如图所示。

温度高于590 ℃时1-丁烯收率降低的原因是_________________
(4)有氧催化脱氢通常选择O2或CO2为氧化剂,VOx-MgO为催化剂,反应原理如下:
2CH3CH2CH2CH3+O2 2CH2 =CHCH2CH3 +2H2O   i
CH3 CH2CH2CH3+CO2H2C=CHCH2CH3+H2O+CO   ii
一定温度下,在体积为10 L的恒容密闭容器中,加入10 mol CH3CH2CH2CH3、7 mol O2、3 mol CO2进行反应i和ii.测得初始压强为20kPa,经过10h,反应达到平衡,此时压强变成25kPa,其中O2的体积分数为16%。回答下列问题:
①v(O2)=___________kPa/h (用O2分压表示速率)。
②该温度下,反应ii的平衡常数Kp=___________ kPa。
③O2为氧化剂时,1-丁烯的选择性明显低于CO2为氧化剂时的选择性,分析可能原因:______________

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请回答下列问题:
(1)甲烷水蒸气重整-水气变换耦合反应为:,从热力学的角度看,该反应自发进行的条件是____
(2)一定温度下,向起始压强为4MPa的恒容反应容器中注入初始浓度均为2mol/L的原料气,进行反应①和②,达到平衡时,测得,此时的转化率为_______,则反应②在该温度下的_______
(3)反应②常在Pd膜反应器中进行,其工作原理如图所示。

从图示分析,Pd膜能提高该反应转化率的原因是_______
通过分析反应①和②,下列说法不正确的是_______(填标号)。
A.恒压条件比恒容条件利于提高平衡转化率
B.一定温度下,恒容反应器中,若不再变化,则说明反应达到平衡状态
C.升高温度,水气变换反应速率降低,产率降低
D.吹扫有助于分子脱离Pd膜
(4)某温度下,在Pd膜表面上的解离过程存在如下平衡:(即图中过程2),其正反应的活化能远小于逆反应的活化能,则说明该反应的_______0。
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反应1:       
反应2:       
(1)一定温度下,在某刚性恒容密闭容器中充入1mol (g)和5mol (g)仅发生上述反应1和反应2,达到平衡时测得CO为0.2mol,(g)为1mol。
①下列说法正确的是_______(填字母)。
A.气体平均摩尔质量不随时间变化时达到平衡状态
B.平衡时体积分数大于25%
C.加入高效催化剂,降低反应活化能,缩短达到平衡的时间
D.平衡后充入稀有气体,的平衡转化率增大
②体系中_______(填“吸收”或“放出”)热量_______kJ。
(2)在投料比和压强不变时,测得各物质平衡转化率与温度关系如图1所示;在投料比一定,测得平衡转化率与压强、温度关系如图2所示。

①200~600℃时,的物质的量分数随温度升高而增大的主要原因是____
②温度一定时,随着压强增大,的平衡转化率增大,其主要原因是___
(3)在一定温度下,向恒容密闭容器充入1mol 和2mol 发生反应:,经过10min达到平衡时体系的压强为原来压强60kPa的倍。该温度下,反应平衡常数,为_____。反应开始到恰好平衡时分压变化速率为__。(已知:平衡分压代替平衡浓度计算。分压等于总压×物质的量分数)。
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②图中B、C、D、M、N、P、Q7个点中与A点处于相同化学平衡状态的点有______个。
③在一定温度和压强下,向容积可变的密闭容器中通入2mol和1mol,同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ达到平衡点C,测得平衡时体系中气体物质的量增加40%,则反应Ⅱ的______(保留2位有效数字)。
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