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:0.4 引用次数:127 题号:22439189
聚苯乙烯是一类重要的高分子材料,可通过苯乙烯聚合制得。
I.工业常采用乙苯脱氢的方法制备苯乙烯,其原理为:C6H5-CH2CH3(g)C6H5-CH=CH2(g)+H2(g)   。通过计算机模拟一个乙苯分子在催化剂表面脱氢制苯乙烯的反应,其历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注):

(1)乙苯脱氢制苯乙烯反应的焓变___________。
A.大于0B.等于0C.小于0D.无法确定

(2)写出该反应历程(过渡态1和2中)的决速步骤反应方程式:___________
(3)实验测得乙苯脱氢反应的速率方程为v=kp乙苯,v=kp苯乙烯p氢气(k、k为速率常数,只与温度有关),图2中③代表lgk的变化关系,则能代表lgk的变化关系的是___________。

A.①B.②C.④D.⑤

(4)某温度下,向1.0L恒容密闭容器中充入0.10mol C6H5-CH2CH3(g),测得乙苯脱氢反应时间(t)与容器的气体总压强(p)的数据见表:
时间t/h0124816202530
总压强p/100kPa4.915.586.327.318.549.269.329.339.33
该温度下的浓度平衡常数K=___________mol/L(结果保留至小数点后两位)。
(5)实际生产中常在恒压条件下掺入高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(水蒸气不参加反应),乙苯的转化率随稀释比的变化如图所示,说明乙苯转化率变化的原因。___________

II.CO2氧化乙苯脱氢是制备苯乙烯的另一种方式。其方程式如下:

(6)如表所示是反应中几种物质的燃烧热。
物质

CO(g)
燃烧热/kJ·mol-1-4610.2-4376.9-283.5
又已知水的汽化热为40.8kJ·mol-1。根据以上数据,计算CO2氧化乙苯脱氢反应的=___________
(7)该反应在催化剂表面发生的历程如图所示:

反应过程中需要将催化剂表面的酸性控制在pH=3.5~4.5之间,原因是pH过低时,催化剂表面正电荷聚集,___________;pH过高时,___________
(8)相对于乙苯脱氢法,CO2氧化法制备苯乙烯工艺的优点为合成速率快、单位时间内的产量高;其缺点为:①反应需要控制酸度,工艺较为复杂;②___________;③___________

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Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)加氢制反应的热化学方程式为___________
(2)进料比时,不同压强下平衡转化率随温度的变化关系如图所示。

①四条曲线对应压强由大到小的顺序为___________,判断依据是___________
②压强为时,平衡转化率随温度升高先减小后增大,原因是___________
(3)上图中,当反应温度高于350℃时几条曲线重合,说明此时的转化率不受压强影响,原因是___________
(4)反应Ⅱ和反应Ⅲ的平衡常数()随温度变化关系如图2所示,表示反应Ⅱ的曲线为___________(填“a”或“b”)。恒温恒压条件下,向体系中通入,达到平衡时转化率为50%,为0.07mol,该条件下生成的CO可以忽略不计,则的物质的量为___________mol,加氢制的反应用摩尔分数表示的平衡常数___________(列出计算式)。(已知反应,物质i的摩尔分数。)

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(1)汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂的条件下可净化。
①已知部分化学键的键能如下
分子式/结构式NO/N≡OCO/C≡OCO2/O=C=ON2/N≡N
化学键N≡OC≡OC=ON≡N
键能( kJ/mol)6321072750946
请完成汽车尾气净化中NO(g)和CO(g)发生反应的热化学方程式△H = _______kJ·mol-1
②若上述反应在恒温、恒容的密闭体系中进行,并在t1时刻达到平衡状态,则下列示意图符合题意的是 _______(填选项序号)。(下图中V、n、P分别表示正反应速率、物质的量和总压强)

(2)在t1℃下,向体积为10 L的恒容密闭容器中通入NO和CO,测得不同时间NO和CO的物质的量如下表:
时间/s012345
n(NO)/×10-2mol10.04.502501.501.001.00
n(CO)/×10-1 mol3.603.052.852.752.702.70
既能增大反应速率又能使平衡正向移动的措施是_______。(写出一种即可)
(3)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。在氨气足量的情况下,不同c(NO2)/C(NO)、不同温度对脱氮率的影响如图所示(已知氨气催化还原氮氧化物的正反应为放热反应),请回答温度对脱氮率的影响_______,给出合理的解释:_______
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(ⅰ)   
(ⅱ)
(1)制备过程中副反应_______
(2)甲醇合成的反应机理如图所示(有催化剂M或Cu的部分,表示被M或Cu吸附的原子或原子团)。下列说法正确的是_______。

A.示意图完整表示了CO和合成甲醇的过程B.Cu促进了原子团①到原子团②的转化
C.乙醇在图示的变化过程中起到了催化剂的作用D.1mol ,转化成为产物,需要2mol H

(3)通过共沉淀法制备多组添加助剂改性的Cu-ZnO-(CZA)基甲醇合成催化剂,利用恒压反应器实验考察不同助剂添加量对合成气制甲醇催化性能的影响。分三个阶段进行评价实验,每阶段实验中合成气组分均为(体积分数):80% ,13% CO、2% ,和5% 。阶段Ⅰ:230℃,恒温25h;阶段Ⅱ:提高反应器温度至320℃,恒温25h;阶段Ⅲ:将温度降至230℃,恒温25h。测得各实验阶段不同CZA催化剂样品情况下,折合成相同外界条件下的CO转化率平均值如下表:
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①反应达到A点平衡状态所需时间大于C点的原因是_______
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(5)ZnO其中的一种晶体结构与金刚石类似。晶胞中4个Zn占据晶胞内部4个碳原子的位置。若该晶胞参数a=n pm,则该晶胞的密度为__(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为)。
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