CO2在工业中有重要的用途,请回答:I.用CrO3作催化剂,CO2重整乙*(C2H6)制乙烯(C2H4)的反应...
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CO2在工业中有重要的用途,请回答:
I.用CrO3作催化剂,CO2重整乙*(C2H6)制乙烯(C2H4)的反应过程如下:
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)反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)的反应热ΔH=____________ (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
(2)向2L的恒容密闭容器中充入0.1molC2H6(g)和0.1molCO2(g),发生(1)中反应,C2H6(g)的平衡转化率[a(C2H6)]与温度(T)的关系如图所示。
①在相应温度下,A点的反应速v(正)____v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若不考虑副反应的发生,为提高α(C2H6),除了将生成物及时从体系中分离出来外,还可采取的措施有___________(任写一种)。
Ⅱ.在体积为2L的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。其化学平衡常数K和温度T的关系如下表所示。
T/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
(3)该反应为_________反应(填“吸热”、“放热”),原因为_________________。
(4)830℃下,若向容器中分别加入2molH2和2molCO2,10s后达到平衡,则这段时间内v(H2)=________,转化率α(CO2)=___________
【回答】
(1). (2). > (3). 适当升高温度(或适当减小压强或增大起始时CO2与C2H6的投料比等其他合理*) (4). 吸热 (5). 温度升高,平衡常数增大,平衡正向移动,则正反应吸热 (6). 0.05mol/(L•s) (7). 50%
【解析】
【分析】
I.(1)根据盖斯定律计算;
(2)①图象可知曲线上的点为平衡点,A点位于曲线下,达到平衡需要增大乙*的转化率;
②为提高C2H6的平衡转化率,平衡正向进行。
II.(3)根据表中数据分析,温度升高,化学平衡常数增大,说明温度升高促进反应正向进行;
(4)根据v=计算H2的消耗速率,由α=×100%计算CO2的平衡转化率。
【详解】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;
盖斯定律计算(①×3+②+③)得到反应:C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO2(g)+H2O(g)的△H=;
(2)①C2H6的平衡转化率与温度的关系图分析可知,A点位于平衡曲线下方,未达到化学平衡,若达到平衡状态需要增大乙*的转化率,所以反应正向进行,A点的反应速率v(正)>v(逆);
②若不考虑副反应的发生,为提高C2H6的平衡转化率,除了将生成物及时从体系中分离出来外,还可采取的措施有:适当升高温度或适当减小压强或增大起始时CO2与C2H6的投料比等。
II.(3)根据表中数据分析,温度升高,化学平衡常数增大,说明升高温度,促进反应正向进行,则正反应为吸热反应;
(4)在2L密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),在反应开始时n(CO2)=n(H2)=2mol,假设反应产生H2O的物质的量为x,则根据物质反应转化关系可知平衡时的物质的量:n(CO2)=n(H2)=(2-x)mol,n(CO)=n(H2O)=xmol,由于反应前后气体的物质的量相等,在830℃下,K=1.0,所以K===1.0,解得x=1mol,则这段时间内v(H2)==0.05mol/(L•s),此时CO2的转化率α(CO2)=×100%=50%。
【点睛】本题考查盖斯定律的应用、化学平衡移动及化学反应速率和化学平衡的有关计算,能从图象中获取有用信息是解题的关键。掌握有关概念及平衡移动原理是本题解答的基础。
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