異丙醇 可由生物質轉化得到,催化異丙醇脫水制取高值化學品丙烯
的工業化技術已引起人們的關注,其主要反應如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列問題:
(1) 已知 ,則
燃燒生成
和
的熱化學方程式為 _______ 。
(2) 在 下,剛性密閉容器中的反應體系內水蒸氣濃度與反應時間關系如下表:
反應時間 | 0 | 4 | 8 | 12 | t | 20 |
| 0 | 2440 | 3200 | 3600 | 4000 | 4100 |
① 內,
_______
;
②t_______16( 填 “>”“<” 或 “=”) 。
(3) 在恒溫剛性密閉容器中,反應 Ⅰ 、 Ⅱ 均達到平衡的判據是 _______( 填標號 ) 。
a. 的分壓不變 b. 混合氣體密度不變
c. d.
(4) 在一定條件下,若反應 Ⅰ 、 Ⅱ 的轉化率分別為 98% 和 40% ,則丙烯的產率為 _______ 。
(5) 下圖為反應 Ⅰ 、 Ⅱ 達到平衡時 與溫度的關系曲線。
( 已知:對于可逆反應 ,任意時刻
,式中
) 表示物質 × 的分壓 )
① 在 恒壓平衡體系中充入少量水蒸氣時,反應 Ⅰ 的的狀態最有可能對應圖中的 _______ 點 ( 填 “ 甲 ”“ 乙 ” 或 “ 丙 ”) ,判斷依據是 _______ 。
② 時,在密閉容器中加入一定量的
,體系達到平衡后,測得
的分壓為
,則水蒸氣的分壓為 _______
( 用含 x 的代數式表示 ) 。
(1)
(2) ????190 ????>
(3)ad
(4)58.8%
(5) 甲 ????反應 I 平衡曲線為 N ,恒壓時充入水蒸氣,
【詳解】( 1 )設 Ⅲ ,根據蓋斯定律 Ⅲ-2×Ⅰ 得
。
( 2 ) ① 內,
,則
;
② 、
、
, △ c (H 2 O) 逐漸減小,說明反應速率減小,
內, Δ c (H 2 O)=400ppm ,
內, Δ c (H 2 O)=400ppm ,則 t-12>4 ,即 t>16 。
( 3 ) a . H 2 O 的分壓不變,則 C 3 H 6 的分壓也不變,反應 1 、 Ⅱ 各組分分壓不變,反應 1 、 Ⅱ 均達到平衡, a 正確;
b .反應物和生成物均為氣體,混合氣體的總質量不變,剛性密閉容器體積不變,則混合氣體密度不變,不能作為反應 I 、 Ⅱ 均達到平衡的判據, b 錯誤;
c .當 時,反應不一定達到平衡,不能作為反應 1 、 Ⅱ 均達到平衡的判據, c 錯誤;
d . ,說明正逆反應速率相等,反應 I 達平衡,各組分分壓不變, C 3 H 6 的分壓不變,說明反應 Ⅱ 也達平衡, d 正確;
故選 ad 。
( 4 )設 C 3 H 8 O 的物質的量為 1mol ,若 lmol C 3 H 8 O 完全反應,理論上生成 1mol C 3 H 6 ,因為反應 Ⅰ 、 Ⅱ 的轉化率分別為 98% 和 40% ,反應 I 生成 1mol×98%=0.98mol C 3 H 6 ,反應 Ⅱ 消耗了 40% C 3 H 6 ,則達平衡時 C 3 H 6 的物質的量為 0.98mol×(1-40%)=0.588mol ,所以丙烯的產率為 =58.8% 。
( 5 ) ① 反應 I 為氣體體積增大的吸熱反應,反應 Ⅱ 為氣體體積減小的放熱反應,則升高溫度,反應 I 正向移動, 逐漸增大,反應 Ⅱ 逆向移動,
逐漸減小,即反應 I 為平衡曲線為 N ,反應 Ⅱ 平衡曲線為 M ;在 350℃ 恒壓平衡體系中充入少量水蒸氣時,對于反應 I 而言,相當于增大生成物濃度,使得
>
,即 lg
增大,反應 I 的狀態最有可能對應圖中的甲;
② 由圖可知, 350°C 時達平衡后, =0 ,則 350℃ 時
=
=1 ,設水蒸氣的平衡分壓為 a MPa ,則反應 II 的 C 3 H 6 起始分壓為 a MPa ,對反應 Ⅱ 列三段式有
,解得 a=
MPa 。
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近年來,研究人員提出利用含硫物質熱化學循環實現太陽能的轉化與存儲。過程如圖:
(1)反應Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol-1
反應Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH3=-297kJ·mol-1
反應Ⅱ的化學方程式為___,標準狀況下每有6.72L的SO2發生反應,釋放的能量為___kJ。
(2)對反應Ⅱ,在某一投料比時,兩種壓強下,H2SO4在平衡體系中物質的量分數隨溫度的變化關系如圖所示。
?
p2___p1(填“>”或“<”),得出該結論的理由是___。
(3)I-可以作為水溶液中SO2歧化反應的催化劑,可能的催化過程如下:
i.SO2+4H++4I-=S↓+2I2+2H2O
ii.I2+2H2O+SO2=4H++4I-+SO
探究i、ii反應速率與SO2歧化反應速率的關系,實驗如下:分別將18mLSO2飽和溶液加入到2mL下列試劑中,密閉放置觀察現象。
序號 | A | B | C |
試劑組成 | 0.4mol·L-1KI | 0.2mol·L-1H2SO4 | amol·L-1KI,0.2mol·L-1 H2SO4 |
實驗現象 | 溶液變黃,一段時間后出現渾濁 | 無明顯現象 | 溶液變黃,出現渾濁較A快 |
①C是A的對比實驗,則a=___。
②設計實驗B、C的目的:___。