1、题型2反应原理综合题1反应热的计算。2化学平衡状态的标志及平衡移动方向的判断。3转化率及平衡常数的相关计算。4信息图象题的综合分析。测试时间45分钟1(2019河南八市测评)乙二醛(OHCCHO)是纺织工业常用的一种有机原料，其工业生产方法主要是乙二醇(HOCH2CH2OH)气相催化氧化法和乙醛液相硝酸氧化法，请回答下列相关问题。(1)乙二醇气相催化氧化法。乙二醇气相催化氧化的反应为：.HOCH2CH2OH(g)O2(g)OHCCHO(g)2H2O(g)H1已知.OHCCHO(g)2H2HOCH2CH2OH(g)H2.H2(g)O2(g)H2O(g)H3则H3_(用H1、H2表示)，相同温度下
2、，若反应、平衡常数分别为K1、K2、K3则K1_(用K2、K3表示)。 当原料气中氧气和乙二醇的物质的量之比为1.35时，乙二醛和副产物CO2的产率与反应温度的关系如下图所示，反应温度超过495 时，CO2产率升高的主要原因可能是_。 在恒容绝热容器中发生反应HOCH2CH2OH(g)O2(g)OHCCHO(g)2H2O(g)(不考虑副反应)，一定能说明反应达到平衡状态的是_(填序号)。 A氧气浓度保持不变B气体总物质的量保持不变C平衡常数保持不变D氧气和乙二醇的物质的量之比保持不变(2)乙醛液相硝酸氧化法。乙醛液相硝酸氧化法是在催化剂的作用下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，该法与乙二醇气相催化
3、氧化法相比明显的缺点是_。(任写一条) (3)乙二醛电解氧化制备乙醛酸(OHCCOOH)的生产装置如下图所示，通电后，阳极产生的Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸，请写出该反应的化学方程式：_。 解析：(1)根据盖斯定律，按照()处理得H2(g)O2(g)H2O(g)，则H3；同理，根据盖斯定律，H12H3H2，则K1；根据图示可知，主反应HOCH2CH2OH(g)O2(g)OHCCHO(g)2H2O(g)为放热反应，升高温度平衡逆向移动；温度超过495 时，乙二醇大量转化为二氧化碳等副产物，同时乙二醛也可被氧化为CO2，使乙二醛产率降低；氧气浓度保持不变，则反应体系中各种物质的浓度保持不变，说
4、明反应达到平衡状态，A项正确；该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，当气体总物质的量保持不变时，说明反应达到平衡状态，B项正确；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数始终保持不变，在恒容绝热容器中发生反应，说明反应中的能量不再变化，说明反应达到平衡状态，C项正确；氧气和乙二醇的物质的量之比保持不变，不能说明反应达到平衡状态，D项错误。(2)在催化剂作用下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，硝酸被还原为NO，反应方程式为3CH3CHO4HNO33OHCCHO4NO5H2O，因此存在比较明显的缺点是生成的NO会污染空气，硝酸会腐蚀设备等。(3)乙二醛电解氧化制备乙醛酸(OHCCOOH)，通电后，阳极
5、产生的Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸，氯气被还原生成氯化氢，反应的化学方程式为OHCCHOCl2H2O2HClOHCCOOH。答案：(1)温度过高乙二醇(或乙二醛)被大量氧化为CO2ABC(2)会产生NO等有毒气体、产生的酸性废水容易腐蚀设备(其他答案合理即可) (3)OHCCHOCl2H2O2HClOHCCOOH2(2019南昌一模)乙酸是生物油的主要成分之一，乙酸制氢具有重要意义。热裂解反应：CH3COOH(g)2CO(g)2H2(g)H2l3.7 kJmol1脱酸基反应：CH3COOH(g)CH4(g)CO2(g)H33.5 kJmol1(1)请写出CO与H2甲烷化的热化学方程式_。(
6、2)在密闭容器中，利用乙酸制氢，选择的压强为_(填“较大”或“常压”)。其中温度与气体产率的关系如图：约650 之前，脱酸基反应活化能低速率大，故氢气产率低于甲烷；650 之后氢气产率高于甲烷，理由是随着温度升高后，热裂解反应速率增大，同时_。保持其他条件不变，在乙酸气中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而CO的产率下降，请用化学方程式表示：_。(3)若利用合适的催化剂控制其他的副反应，温度为TK时达到平衡，总压强为pkPa，热裂解反应消耗乙酸20%，脱酸基反应消耗乙酸60%，乙酸体积分数为_(计算结果保留l位小数)；脱酸基反应的平衡常数Kp为_kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位
7、小数)。解析：(1)由盖斯定律计算：热裂解反应CH3COOH(g)2CO(g)2H2(g)H213.7 kJmol1，脱酸基反应CH3COOH(g)CH4(g)CO2(g) H33.5 kJmol1，得：CO与H2甲烷化的热化学方程式 2CO(g)2H2(g)CH4(g)CO2 (g)H247.2 kJmol1。(2)在密闭容器中，利用乙酸制氢，CH3COOH(g)2CO(g)2H2(g) ，反应为气体体积增大的反应，选择的压强为常压。热裂解反应CH3COOH(g)2CO(g)2H2(g) 是吸热反应，热裂解反应正向移动，脱酸基反应CH3COOH(g)CH4(g)CO2(g)是放热反应，而脱酸
8、基反应逆向移动。650 之后氢气产率高于甲烷，理由是随着温度升高后，热裂解反应速率加快，同时热裂解反应正向移动，而脱酸基反应逆向移动，故氢气产率高于甲烷。CO能与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，在乙酸气中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而CO的产率下降，CO(g)H2O(g)=H2(g)CO2 (g) 。(3)热裂解反应CH3COOH(g)2CO(g)2H2(g)H213.7 kJmol1 0.2 0.4 0.4脱酸基反应CH3COOH(g)CH4(g)CO2(g) H33.5 kJmol106 0.60.6乙酸体积分数为100%9.1%Kp1.8p。答案：(1) 2CO(g)2H2(g)CH4(
9、g)CO2 (g)H247.2 kJmol1 (2)常压热裂解反应正向移动，而脱酸基反应逆向移动，故氢气产率高于甲烷CO(g)H2O(g)=H2(g)CO2 (g)(3) 9.1%1.8p3以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点，但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。(1)以甲醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应：主反应：CH3OH(g)H2O(g)=CO2(g)3H2(g)H49 kJmol1副反应：H2(g)CO2(g)=CO(g)H2O(g)H41 kJmol1甲醇蒸气在催化剂作用下裂解可得到H2和CO，则该反应的热化学方程
10、式为_，既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是_。分析适当增大水醇比对甲醇水蒸气重整制氢的好处是_。某温度下，将n(H2O)n(CH3OH)11的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为_(忽略副反应)。(2)工业上用CH4与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H203 kJmol1该反应逆反应速率表达式为：v逆kc(CO)c3(H2)，k为速率常数，在某温度下测得实验数据如表：CO浓度/(molL1)H2浓度/(molL1)逆反应速率/(molL1min1)0.05c14.8c2
11、c119.2c20.158.1由上述数据可得该温度下，该反应的逆反应速率常数k为_L3mol3min1。在体积为3 L的密闭容器中通入物质的量均为3 mol的CH4和水蒸气，在一定条件下发生上述反应，测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示：则压强p1_p2(填“大于”或“小于”)；N点v正_M点v逆(填“大于”或“小于”)；求Q点对应温度下该反应的平衡常数K_。平衡后再向容器中加入1 mol CH4和1 mol CO，平衡_移动(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不”)。解析：(1)已知：CH3OH(g)H2O(g)CO2(g)3H2(g)H49 kJmol1，H2(g)CO2(g
12、)CO(g)H2O(g)H41 kJmol1，根据盖斯定律，反应可由整理可得，CH3OH(g)CO(g)2H2(g)HH1H290 kJmol1；该反应为吸热反应，升高温度既能增大化学反应速率同时可以促使反应正向进行，提高CH3OH平衡转化率，而增大压强能增大化学反应速率，但对正反应不利，所以既能增大反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是升高温度；适当增大水醇比n(H2O)n(CH3OH)，可视为增大H2O的量，能使CH3OH转化率增大，生成更多的H2，抑制转化为CO的反应的进行，所以适当增大水醇比n(H2O)n(CH3OH)对甲醇水蒸气重整制氢的好处为：提高甲醇的利用率，有利于抑制
13、CO的生成；主反应为：CH3OH(g)H2O(g)CO2(g)3H2(g)，n(H2O)n(CH3OH)11的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，CH3OH(g)H2O(g)CO2(g)3H2(g)初始压强0.5p10.5p1转化压强 p p p 3p平衡压强 0.5p1p 0.5p1p p 3p所以可得p2(0.5p1p)(0.5p1p)p3pp12p，故p，则平衡时甲醇的转化率为100%100%(1)100%。(2)根据v逆kc(CO)c3(H2)，由表中数据，cmol3L3，则c20.2 (molL1)，所以k 1.2104 (L3mol3min1)；反
14、应为气体分子数增多的反应，随着反应的进行，体系压强增大，增大压强不利于反应正向进行，所以压强p1大于p2；M、N都处于平衡状态，该点的正反应速率等于逆反应速率。由于温度：MN，压强：MN，升高温度或增大压强都会使化学反应速率加快，因此N点v正M点v逆；CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)起始/mol 33 00转化/mol x x x 3x平衡/mol 3x 3x x 3x所以可得60%，解得x2，所以平衡时c(CH4) molL1，c(H2O) molL1，c(CO) molL1，c(H2)2 molL1，则化学平衡常数为K48 mol2/L2；若平衡后再向容器中加入1 mol C
15、H4和1 mol CO，则c(CH4) molL1，c(CO)1 molL1，Qc”“”或“”)。温度为500 时，该反应10 min时达到平衡。用H2表示该反应的反应速率v(H2)_；该温度下，反应的平衡常数K_L2/mol2。(4)由CO2制备甲醇还需要氢气。工业上用电解法制取Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如图所示。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_ (填“阴极室”或“阳极室”)；该室发生的电极反应式为：_。解析：(1)由题所给的反应依据盖斯定律可得：，H2H1H349.58 kJmol190.77 kJmol141.19 kJmol1，反应的为反应和的差，所以反应平衡常数为：K2。(2)当GHTS0时，反应能够自发进行，该反应的S0、H0.135 molL1min1200(4)阳极室Fe6e8OH=FeO4H2O- 8 -
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