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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:203 题号:9203418
乙烯是一种重要的化工原料,可由乙烷为原料制取。请回答下列问题:
(1)传统的热裂解法和现代的氧化裂解法的热化学方程式如下:
C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH1=+136kJ·mol1
C2H6(g)+O2(g)=C2H4(g)+H2O(g) ΔH2=-110kJ·mol1
已知水的汽化热为H2O(l)=H2O(g) ΔH3=+44kJ·mol1
且反应相关的部分化学键键能数据如下:
化学键 H-H(g)H-O(g)O=O(g)
键能(kJ·mol-1)436X496

①由此计算x=___,通过比较ΔH1和ΔH2,说明氧化裂解法中通入氧气的作用是___
②其他条件相同,对于氧化裂化法制乙烯的反应中,实验测得在T1和P1与T2和P2条件下该反应的C2H6平衡转化率相同,若T1>T2,则P1___P2(填“>”、“<”或“=”)。
③请求出下列反应的反应热:C2H6(g)+O2(g)=C2H4(g)+H2O(l) ΔH3___
(2)一定条件下,在体积为2L的密闭容器中,充入1molC2H6发生传统裂解法制乙烯。
①某温度下,10min后该反应达平衡,此时C2H6的物质的量浓度为0.2mol·L1,从反应开始到平衡,乙烯的平均反应速率v(C2H4)=___
②在其它条件不变的情况下,15min时升高体系温度,20min达到新平衡,请在下边的坐标系中画出0~25 min,c(C2H4)随时间变化曲线:____

(3)乙烷的氧化裂解反应产物中除了C2H4外,还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应),图1为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是___;反应的最佳温度为___(填选项序号)。
A.700℃        B.750℃        C.850℃        D.900℃

[乙烯选择性=;乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]
(4)烃类氧化反应中,氧气含量低会导致反应产生积炭,堵塞反应管。图2为n(C2H6)/n(O2)的值对乙烷氧化裂解反应性能的影响。判断乙烷氧化裂解过程中的最佳值是___;判断的理由是___
(5)工业上,保持体系总压恒定为100kPa的条件下进行该反应,通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%),掺混惰性气体的目的是___
(6)反应达平衡时,各组分的体积分数如下表:
C2H6O2C2H4H2O其他物质
2.4%1.0%12%15%69.6%

计算该温度下的平衡常数Kp___(用平衡分压代替平衡浓度,平衡分压=总压×体积分数)

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(1)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H1=-49kJ•mol-1
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2=+41kJ•mol-1
则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H3=______
(2)在一恒温恒容的密闭容器中发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),下列说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是______(填字母)。
A.体系的压强保持不变B.混合气体的密度保持不变
C.2v(H2)=v(CH3OH)D.CH3OH的浓度保持不变
(3)用合成气制甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(假设不发生其他反应)。四个容器中起始时容积相同,维持恒温,控制条件如表:
编号条件控制CO(g)/molH2(g)/molCH3OH(g)/mol
A维持恒容0.20.40
B维持恒容0.10.20.1
C维持恒容0.40.80
D维持恒压0.40.80

达到平衡时,四个容器中甲醇的体积分数由大到小的顺序是_____(填编号)。
(4)在一定条件下,在容积恒定为VL的密闭容器中充入1molCO与2molH2在催化剂作用下合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO转化率与温度、压强的关系如图所示:

①由图可知p1_____(填“>”“<”或“=”)p2
②图中b、c、d三点的化学平衡常数为Kb、Kc、Kd,从大到小的顺序为_____
③比较体系中气体平均摩尔质量:M(b)______(填“>”“<”或“=”)M(d)。
④下列措施中能够同时满足增大正反应速率和提高CO转化率的是_____(填字母)。
A.使用高效催化剂                       B.降低反应温度
C.再充入2molCO与4molH2 D.不断将甲醇从体系混合物中分离出来
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01020304050
NO
0
0

①0~10min内,NO的平均反应速率 ______时,该反应的平衡常数 ______
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是 ______ 填字母编号
a.加入一定量的活性炭     b.通入一定量的NO     
c.恒容时,充入一定量的氦气     d.加入合适的催化剂
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汽车的排气管上安装“催化转化器”,发生反应①:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) H=-746.5 kJ·mol1
(1)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,若温度和体积不变,反应过程中(0~15min)NO的物质的量随时间变化如图。

①图中a,b分别表示在相同温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n(NO)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是__。(填“a”或“b”)
②T℃时,该反应的化学平衡常数K=__;平衡时若保持温度不变,再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol,则平衡将__移动。(填“向左”、“向右”或“不”)
③15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生图中所示变化,则改变的条件可能是___(任答一条即可)。
④又已知:反应②N2(g)+O2(g)2NO(g)   H2=+180.5 kJ·mol1,则CO的燃烧热H=__
(2)在密闭容器中充入5 mol CO和4 mol NO,发生上述反应①,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。

①温度:T1__T2(填“<”或“>”)。
②若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的____点。
(3)目前,科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝原理,其脱硝率(脱硝率即NO的转化率)与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图所示。

为达到最佳脱硝效果,应采取的条件是________
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