Question

【題目】CO2在工業(yè)中有重要的用途，請(qǐng)回答：

I.用CrO3作催化劑，CO2重整乙烷(C2H6)制乙烯(C2H4)的反應(yīng)過(guò)程如下:

①C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1；

②3H2(g)+2CrO3(s) =3H2O(g)+Cr2O3(s) ΔH2；

③Cr2O3(s)+3CO2(g)=3CO(g)+2CrO3(s) ΔH3；

(1)反應(yīng)C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)的反應(yīng)熱ΔH=____________ (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代數(shù)式表示)。

(2)向2L的恒容密閉容器中充入0.1molC2H6(g)和0.1molCO2(g)，發(fā)生(1)中反應(yīng)，C2H6(g)的平衡轉(zhuǎn)化率[a(C2H6)]與溫度(T)的關(guān)系如圖所示。

①在相應(yīng)溫度下，A點(diǎn)的反應(yīng)速v(正)____v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。

②若不考慮副反應(yīng)的發(fā)生，為提高α(C2H6)，除了將生成物及時(shí)從體系中分離出來(lái)外，還可采取的措施有___________(任寫一種)。

Ⅱ.在體積為2L的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度T的關(guān)系如下表所示。

T/℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

(3)該反應(yīng)為_________反應(yīng)(填“吸熱”、“放熱”)，原因?yàn)?/span>_________________。

(4)830℃下，若向容器中分別加入2molH2和2molCO2，10s后達(dá)到平衡，則這段時(shí)間內(nèi)v(H2)=________，轉(zhuǎn)化率α(CO2)=___________。

Answer 1

【答案】 > 適當(dāng)升高溫度(或適當(dāng)減小壓強(qiáng)或增大起始時(shí)CO2與C2H6的投料比等其他合理答案) 吸熱 溫度升高，平衡常數(shù)增大，平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)吸熱 0.05mol/(Ls) 50%

【解析】

I.(1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；

(2)①圖象可知曲線上的點(diǎn)為平衡點(diǎn)，A點(diǎn)位于曲線下，達(dá)到平衡需要增大乙烷的轉(zhuǎn)化率；

②為提高C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率，平衡正向進(jìn)行。

II.(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說(shuō)明溫度升高促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行；

(4)根據(jù)v＝計(jì)算H2的消耗速率，由α=×100%計(jì)算CO2的平衡轉(zhuǎn)化率。

I.(1)①C2H6(g)C2H4(g) + H2(g) ΔH1；

②3H2(g) + 2CrO3(s) = 3H2O(g) + Cr2O3(s) ΔH2；

③Cr2O3(s) + 3CO2(g) = 3CO(g) + 2CrO3(s) ΔH3；

蓋斯定律計(jì)算(①×3+②+③)得到反應(yīng)：C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO2(g)+H2O(g)的△H=；

(2)①C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系圖分析可知，A點(diǎn)位于平衡曲線下方，未達(dá)到化學(xué)平衡，若達(dá)到平衡狀態(tài)需要增大乙烷的轉(zhuǎn)化率，所以反應(yīng)正向進(jìn)行，A點(diǎn)的反應(yīng)速率v(正)>v(逆)；

②若不考慮副反應(yīng)的發(fā)生，為提高C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率，除了將生成物及時(shí)從體系中分離出來(lái)外，還可采取的措施有：適當(dāng)升高溫度或適當(dāng)減小壓強(qiáng)或增大起始時(shí)CO2與C2H6的投料比等。

II.(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說(shuō)明升高溫度，促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；

(4)在2L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，在反應(yīng)開始時(shí)n(CO2)=n(H2)=2mol，假設(shè)反應(yīng)產(chǎn)生H2O的物質(zhì)的量為x，則根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知平衡時(shí)的物質(zhì)的量：n(CO2)=n(H2)=(2-x)mol，n(CO)=n(H2O)=xmol，由于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量相等，在830℃下，K=1.0，所以K===1.0，解得x=1mol，則這段時(shí)間內(nèi)v(H2)==0.05mol/(Ls)，此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率α(CO2)=×100%=50%。