為解決氣候危機,近年來我國大力研發(fā)二氧化碳利用技術(shù),CO2耦合丙烷(C3H8)的研究不僅能降低空氣中二氧化碳含量,同時還能制備重要化工原料丙烯(C3H6)。其耦合原理為C3H8(g)+CO2(g)?C3H6(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH1=+165kJ?mol-1,同時伴隨著副反應(yīng)H2O(g)+CO(g)?H2(g)+CO2(g) ΔH2=-41kJ?mol-1的發(fā)生。回答下列問題:
(1)傳統(tǒng)工業(yè)是通過C3H8(g)直接脫氫制備C3H6(g)。
①C3H8(g)直接脫氫制備C3H6(g)的熱化學(xué)方程式為 C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)ΔH=+124kJ/molC3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)ΔH=+124kJ/mol。
②工業(yè)上,通常在C3H8(g)中摻入水蒸氣,控制反應(yīng)溫度不變,并保持體系總壓為常壓的條件下進行反應(yīng),該方法能提高C3H8(g)的平衡轉(zhuǎn)化率的原因為 保持體系總壓為常壓的條件下,在C3H8(g)中摻入水蒸氣,相當(dāng)于減小壓強,平衡正向移動保持體系總壓為常壓的條件下,在C3H8(g)中摻入水蒸氣,相當(dāng)于減小壓強,平衡正向移動。
(2)T K下,向體積為5L的剛性容器中充入0.02molC3H8(g)和0.04molCO2(g)進行上述反應(yīng),此時容器內(nèi)壓強為p0kPa。2min時達到平衡,平衡時C3H8(g)的轉(zhuǎn)化率為50%,CO2(g)的轉(zhuǎn)化率為20%。
①平衡時C3H6(g)的物質(zhì)的量濃度為 0.002mol/L0.002mol/L。
②2min內(nèi),v(CO)=0.00080.0008mol?L-1?min-1。
③TK下,耦合反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=p030p030kPa(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。
(3)丙烯難溶于水,被KMnO4水溶液氧化的效果較差,若將丙烯溶解在18-冠-6()中,氧化效果會明顯提升。已知18-冠-6能與K+反應(yīng)形成。
①Na+與18-冠-6無法發(fā)生相應(yīng)反應(yīng)的原因為 Na+半徑遠遠小于18-冠-6空腔,不易與空腔內(nèi)O原子的孤電子對作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)Na+半徑遠遠小于18-冠-6空腔,不易與空腔內(nèi)O原子的孤電子對作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
②加入18-冠-6后氧化效果會明顯提升的原因為 冠醚可溶于烯烴,進入冠醚中的K+因靜電作用將MnO-4帶入烯烴中,增大烯烴與MnO-4接觸機會,提升氧化效果冠醚可溶于烯烴,進入冠醚中的K+因靜電作用將MnO-4帶入烯烴中,增大烯烴與MnO-4接觸機會,提升氧化效果。
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【答案】C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)ΔH=+124kJ/mol;保持體系總壓為常壓的條件下,在C3H8(g)中摻入水蒸氣,相當(dāng)于減小壓強,平衡正向移動;0.002mol/L;0.0008;;Na+半徑遠遠小于18-冠-6空腔,不易與空腔內(nèi)O原子的孤電子對作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu);冠醚可溶于烯烴,進入冠醚中的K+因靜電作用將帶入烯烴中,增大烯烴與接觸機會,提升氧化效果
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:54引用:3難度:0.5
相似題
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1.CO2的捕集與轉(zhuǎn)化是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
(1)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應(yīng)速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應(yīng)速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應(yīng)I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對相關(guān)量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應(yīng)選擇800℃的原因是
(3)在800℃時,=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應(yīng),初始壓強為P,一段時間達到平衡,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與剩余反應(yīng)物的物質(zhì)的量之和相等,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應(yīng):2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時,向2L的恒容反應(yīng)器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。實驗測得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時═k逆k正
(5)我國科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M是電源的
②陽極電極反應(yīng)式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個競爭反應(yīng)化學(xué)方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應(yīng),相同時間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉(zhuǎn)化率=×100%制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量原料總的轉(zhuǎn)化量
下列說法不正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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