Question

【題目】乙烯是重要的有機(jī)化工原料，可由乙醇脫水制備。涉及反應(yīng)如下：

①2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H1=—23.9 kJmol-1

②2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g) △H2= —29.1kJmol-1

③CH3CH2OH(g)CH3OCH3(g) △H3= +50.7kJmol-1

④C2H5OH(g)C2H4(g)+ H2O(g) △H4=akJmol-1

回答下列問題：

(1)a=___________。

(2)在1.0L密閉容器中放入0.10 mol C2H5OH(g)，在一定溫度下進(jìn)行④反應(yīng)，反應(yīng)時間(t)與容器內(nèi)氣體總壓強(P)的數(shù)據(jù)見下表：

時間t/h	0	1	2	4	8	16	20	25	30
總壓強P/100kPa	4.91	5.58	6.32	7.31	8.54	9.50	9.52	9.53	9.53

①欲提高C2H5OH的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施為___________(填字母)。

a.升高溫度 b.增大壓強

c.通入乙醇 d.降低壓強

②由總壓強P和起始壓強P0計算反應(yīng)物C2H5OH的轉(zhuǎn)化率(C2H5OH)的表達(dá)式為_________，平衡時C2H5OH的轉(zhuǎn)化率為_______(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，下同)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________。

③用總壓強P和起始壓強P0表示反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n(總)和反應(yīng)物C2H5OH的物 質(zhì)的量n(C2H5OH)，n(總)=_____mol，n(C2H5OH)=_____mol。

(3)下表為反應(yīng)④中反應(yīng)物濃度與反應(yīng)時間的數(shù)據(jù)，分析該反應(yīng)中c(C2H5OH)變化與時間間隔(△t)的規(guī)律，得出的結(jié)論是______，由此規(guī)律推出反應(yīng)在12h時c(C2H5OH)等于______molL-1

反應(yīng)時間t/h	0	4	8	16
c(C2H5OH)/(molL-1)	0.10	0.051	0.026	0.0065

Answer 1

【答案】+45.5 ad ×100% 94% 1.5 0.1×（2-） 達(dá)到平衡前每間隔4h，c（C2H5OH）減少約一半 0.013

【解析】

(1)利用蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式求焓變；

(2)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積增大，結(jié)合平衡移動原理分析判斷轉(zhuǎn)化率；

(3)相同條件下壓強之比等于物質(zhì)的量之比，反應(yīng)前后物質(zhì)的量的增大是反應(yīng)的C2H5OH的物質(zhì)的量，結(jié)合轉(zhuǎn)化率概念計算得到；依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算平衡常數(shù)；

(4)依據(jù)平衡C2H5OH的濃度計算，依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析判斷存在的規(guī)律。

(1)①2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9kJmol-1，②2CH3OH(g)═C2H4(g)+2H2O(g) △H2=-29.1kJmol-1，③C2H5OH(g)═CH3OCH3(g) △H3=+50.7kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律①-②-③可得：C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g) △H=(-23.9+29.1-50.7)kJ/mol =-45.5kJ/mol，則C2H5OH(g)C2H4(g)+ H2O(g) △H4=+45.5kJmol-1，故答案為：+45.5；

(2)①在一定溫度進(jìn)行如下反應(yīng)：C2H5OH(g)C2H4(g)+ H2O(g)△H4=+45.5kJmol-1，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)后氣體體積增大，根據(jù)平衡移動原理分析可知，欲提高乙醇的平衡轉(zhuǎn)化率，平衡需要正向移動，可以升溫或減壓，故答案為：ad；

②反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量增大量等于反應(yīng)的乙醇的量，所以由總壓強P和起始壓強P0計算反應(yīng)物乙醇的轉(zhuǎn)化率α(C2H5OH)的表達(dá)式=×100%；平衡時C2H5OH的轉(zhuǎn)化率=×100%=94.1%；

C2H5OH(g) C2H4(g) + H2O(g)

起始量(mol/L) 0.10 0 0

變化量(mol/L) 0.10×94.1% 0.10×94.1% 0.10×94.1%

平衡量(mol/L)0.10(1-94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%

K===1.5mol/L，故答案為：×100%；94.1%；1.5mol/L；

(3)①由總壓強P和起始壓強P0表示反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n總和反應(yīng)物C2H5OH的物質(zhì)的量n(C2H5OH)，依據(jù)壓強之比等于物質(zhì)的量之比，n總∶n起始=P∶P0 ，n總=；

C2H5OH(g)C2H4(g)+ H2O(g)

起始量(mol) 0.10 0 0

變化量(mol) x x x

某時刻量(mol)0.10-x x x

(0.10+x)∶0.10=P∶P0，解得：x=，因此n(C2H5OH)=0.10-=0.10×(2-)mol，故答案為：；0.10×(2-)；

(3)分析數(shù)據(jù)特征可知，每隔4h，C2H5OH的濃度減小一半，由此規(guī)律推出反應(yīng)在12h時反應(yīng)物的濃度c(C2H5OH)==0.013mol/L，故答案為：達(dá)到平衡前每間隔4h，c(C2H5OH)減少約一半；0.013。