CO2在工業中有重要的用途,請回答:I.用CrO3作催化劑,CO2重整乙*(C2H6)制乙烯(C2H4)的反應...
問題詳情:
CO2在工業中有重要的用途,請回答:
I.用CrO3作催化劑,CO2重整乙*(C2H6)制乙烯(C2H4)的反應過程如下:
①C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1;
②3H2(g)+2CrO3(s) =3H2O(g)+Cr2O3(s) ΔH2;
③Cr2O3(s)+3CO2(g)=3CO(g)+2CrO3(s) ΔH3;
(1)反應C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)的反應熱ΔH=____________ (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代數式表示)。
(2)向2L的恆容密閉容器中充入0.1molC2H6(g)和0.1molCO2(g),發生(1)中反應,C2H6(g)的平衡轉化率[a(C2H6)]與溫度(T)的關係如圖所示。
①在相應溫度下,A點的反應速v(正)____v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若不考慮副反應的發生,為提高α(C2H6),除了將生成物及時從體系中分離出來外,還可採取的措施有___________(任寫一種)。
Ⅱ.在體積為2L的密閉容器中,進行如下化學反應:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。其化學平衡常數K和溫度T的關係如下表所示。
T/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(3)該反應為_________反應(填“吸熱”、“放熱”),原因為_________________。
(4)830℃下,若向容器中分別加入2molH2和2molCO2,10s後達到平衡,則這段時間內v(H2)=________,轉化率α(CO2)=___________
【回答】
(1). (2). > (3). 適當升高溫度(或適當減小壓強或增大起始時CO2與C2H6的投料比等其他合理*) (4). 吸熱 (5). 溫度升高,平衡常數增大,平衡正向移動,則正反應吸熱 (6). 0.05mol/(L•s) (7). 50%
【解析】
【分析】
I.(1)根據蓋斯定律計算;
(2)①圖象可知曲線上的點為平衡點,A點位於曲線下,達到平衡需要增大乙*的轉化率;
②為提高C2H6的平衡轉化率,平衡正向進行。
II.(3)根據表中資料分析,溫度升高,化學平衡常數增大,說明溫度升高促進反應正向進行;
(4)根據v=計算H2的消耗速率,由α=×100%計算CO2的平衡轉化率。
【詳解】I.(1)①C2H6(g)C2H4(g) + H2(g) ΔH1;
②3H2(g) + 2CrO3(s) = 3H2O(g) + Cr2O3(s) ΔH2;
③Cr2O3(s) + 3CO2(g) = 3CO(g) + 2CrO3(s) ΔH3;
蓋斯定律計算(①×3+②+③)得到反應:C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO2(g)+H2O(g)的△H=;
(2)①C2H6的平衡轉化率與溫度的關係圖分析可知,A點位於平衡曲線下方,未達到化學平衡,若達到平衡狀態需要增大乙*的轉化率,所以反應正向進行,A點的反應速率v(正)>v(逆);
②若不考慮副反應的發生,為提高C2H6的平衡轉化率,除了將生成物及時從體系中分離出來外,還可採取的措施有:適當升高溫度或適當減小壓強或增大起始時CO2與C2H6的投料比等。
II.(3)根據表中資料分析,溫度升高,化學平衡常數增大,說明升高溫度,促進反應正向進行,則正反應為吸熱反應;
(4)在2L密閉容器中發生反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),在反應開始時n(CO2)=n(H2)=2mol,假設反應產生H2O的物質的量為x,則根據物質反應轉化關係可知平衡時的物質的量:n(CO2)=n(H2)=(2-x)mol,n(CO)=n(H2O)=xmol,由於反應前後氣體的物質的量相等,在830℃下,K=1.0,所以K===1.0,解得x=1mol,則這段時間內v(H2)==0.05mol/(L•s),此時CO2的轉化率α(CO2)=×100%=50%。
【點睛】本題考查蓋斯定律的應用、化學平衡移動及化學反應速率和化學平衡的有關計算,能從圖象中獲取有用資訊是解題的關鍵。掌握有關概念及平衡移動原理是本題解答的基礎。
知識點:未分類
題型:未分類
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