Question

【題目】丙烷、乙烯等有機(jī)物在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用，回答下列問(wèn)題：

（1）已知：①C3H8（g）+5O2（g）= 3CO2（g）+4H2O（l） △H1

②C（石墨，s）+O2（g）= CO2（g） △H2

③2H2（g）+O2（g）= 2H2O（l） △H3

寫出丙烷氣體（C3H8）分解得到石墨（C）和氫氣的熱化學(xué)方程式：___。

（2）煤制乙烯包括合成氣制備、合成氣制甲醇、甲醇分解三步，則：

①生產(chǎn)合成氣的反應(yīng)：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的___（填選項(xiàng)）。

a．△H>0 △S>0 b．△H>0 △S<0

c．△H<0 △S>0 d．△H>0 △S<0

②用合成氣制備甲醇的反應(yīng)為：CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)（不發(fā)生其他反應(yīng)）。四個(gè)容器中起始時(shí)壓強(qiáng)、容積均相同，維持恒溫，控制條件如下表；

編號(hào)	條件控制	CO(g)/moL	H2(g)/moL	CH3OH(g)/moL
A	維持恒容	0.2	0.4	0
B	維持恒容	0.1	0.2	0.1
C	維持恒容	0.4	0.8	0
D	維持恒壓	0.4	0.8	0

達(dá)到平衡時(shí)，四個(gè)容器中甲醇的體積分?jǐn)?shù)由大到小的關(guān)系是___（用字母表示）。

（3）在兩個(gè)容積均為1L的密閉容器中以不同的氫碳比[n（H2）/n(CO2)]充入H/span>2和CO2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2CO2（g）+ 6H2（g） C2H4（g）+ 4H2O（g）△H。CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α（CO2）與溫度的關(guān)系如圖所示。

①此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=___，P點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下，K的值為___。

②該反應(yīng)的△H___0（填“>”“<”或“=”），判斷的理由是___。

③氫碳比：X___2.0（填“>”“<”或“=”）。

④在氫碳比為2.0時(shí)，Q點(diǎn)v（逆）___P點(diǎn)的v（逆）（填“>”“<”或“=”）。

Answer 1

【答案】C3H8（g）=3C（石墨，s）+ 4H2（g） △H=△H1-3△H2-2△H3 a D>C>A=B 64 < 其它條件不變時(shí)，升高溫度，CO2轉(zhuǎn)化率減小，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H<0 > <

【解析】

(1)、根據(jù)①C3H8（g）+5O2（g）= 3CO2（g）+4H2O（l） △H1

②C（石墨，s）+O2（g）= CO2（g） △H2

③2H2（g）+O2（g）= 2H2O（l） △H3

根據(jù)蓋斯定律可知丙烷氣體 (C3H8)分解得到石墨(C)和氫氣的熱化學(xué)方程式為：C3H8（g）=3C（石墨，s）+ 4H2（g） △H=△H1-3△H2-2△H3，故答案為C3H8（g）=3C（石墨，s）+ 4H2（g） △H=△H1-3△H2-2△H3 ；

(2)、①由反應(yīng)可知，△S>0，要使反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，即△G=△H-T△S＜0，而該反應(yīng)需要在高溫才能自發(fā)進(jìn)行，所以△H>0，故選a；

②A. B極限轉(zhuǎn)化后起始量相同，C的投入量為A的2倍，D、 C相比，D中恒壓，反應(yīng)進(jìn)行時(shí)物質(zhì)的減小、體積減小，D相當(dāng)于加壓，平衡正向進(jìn)行的程度比C大，平衡正向進(jìn)行的程度越大，甲醇的體積分?jǐn)?shù)越大，則到平衡時(shí)，四個(gè)容器中甲醇的體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系是D> C>A=B，

故答案為： D> C> A=B；

(3)、①2CO2（g）+ 6H2（g） C2H4（g）+ 4H2O（g），所以平衡常數(shù)K=，

由圖可知，P點(diǎn)平衡時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率為0.5，氫碳比=2，設(shè)起始時(shí)氫氣為2mol/L、二氧化碳為1mol/L，則二氧化碳濃度變化量為0.5mol/L，則

2CO2（g）+ 6H2（g） C2H4（g）+ 4H2O（g）

起始濃度(mol/L)： 1 2 0 0

變化濃度(mol/L)： 0.5 1.5 0.25 1

平衡濃度(mol/L)： 0.5 0.5 0.25 1

代入平衡常數(shù)表達(dá)式K== 64，

故答案為：，64；

②、由圖可知，隨溫度升高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)越大，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故△H<0，

故答案為：<，溫度升高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，故逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

③由圖象可知X的碳?xì)浔炔坏扔?/span>2，在相同條件下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大了，說(shuō)明是增大了氫氣的量，提高二化碳的轉(zhuǎn)化率，即碳?xì)浔仍酱�，二氧化碳轉(zhuǎn)化率越大，

故答案為：> ；

④在氫碳比為2.0時(shí)，P點(diǎn)達(dá)平衡，Q點(diǎn)未達(dá)平衡，此時(shí)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率比平衡時(shí)小，說(shuō)明此時(shí)要繼續(xù)轉(zhuǎn)化更多的二氧化碳，反應(yīng)物濃度在減小，生成物濃度在增大，正反應(yīng)速率在減小，逆反應(yīng)速率在增大，所以此時(shí)逆反應(yīng)速率比平衡時(shí)逆反應(yīng)速率小，

故答案為： <。