16.溴代烷的制備,分“氧化”和“溴化”兩個過程,回答下列問題。
(1)氧化過程:HBr(g)與O2(g)在合適溫度下制備Br2(g)。
已知:T℃時,相關(guān)物質(zhì)的相對能量如下表所示:
物質(zhì) |
HBr(g) |
O2(g) |
H2O(g) |
Br2(g) |
相對能量/kJ?mol-1 |
x |
y |
z |
w |
此溫度下,在恒容密閉容器中充入4molHBr(g)和1molO
2(g),測得反應物的平衡轉(zhuǎn)化率為60%。若保持其他條件不變,改為絕熱狀態(tài),平衡時,測得放出熱量為QkJ,則下列關(guān)系正確的是
(填標號)。
A.Q=0.6(2z+2w-4x-y)
B.Q<0.6(2z+2w-4x-y)
C.Q<0.6(4x+y-2z-2w)
D.0.6(4x+y-2z-2w)<Q<4x+y-2z-2w
(2)溴化過程:在T℃下,向10V
0L容器中投入初始濃度均為0.1mol?L
-1的Br
2(g)和CH
4(g),發(fā)生反應:Br
2(g)+CH
4(g)?CH
3Br(g)+HBr(g)。保持溫度不變,壓縮容器體積,分別測得不同容積下CH
3Br(g)的平衡濃度如下表:
容器體積V/L |
10V0 |
3V0 |
V0 |
c(CH3Br)/mol?L-1 |
m |
0.09 |
0.25 |
當容器體積從10V
0L縮小到3V
0L時,測得此時容器內(nèi)仍有四種氣態(tài)組分,則m=
;容器體積縮小到V
0L時,平衡
移動(填“正向”、“逆向”或“不”)。T℃時,此反應在容積為10V
0L和V
0L時化學平衡常數(shù)分別為K
1、K
2,則K
1
K
2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)新工藝可將甲烴、HBr和O
2混合,直接催化“氧化溴化”:2CH
4(g)+2HBr(g)+O
2(g)?2CH
3Br(g)+2H
2O(g)ΔH<0。反應起始物料n(CH
4)、n(HBr)、n(O
2)分別為2mol、2mol、1mol時,在不同條件下達到平衡,設(shè)體系中CH
3Br的物質(zhì)的量分數(shù)為x(CH
3Br),在T為500℃下的x(CH
3Br)~p、在p為3×10
5Pa下的x(CH
3Br)~T如圖所示:
①圖中a點對應的反應條件為
,此時用各物質(zhì)平衡分壓表示的平衡常數(shù)K
p=
Pa
-1(列計算式,某氣體分壓=總壓×該氣體的物質(zhì)的量百分數(shù))。
②b點對應的甲烷轉(zhuǎn)化率α(CH
4)=
(保留三位有效數(shù)字)。