1、非选择题专项训练二化学反应原理题型专项训练第43页1.(2017全国)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题: (1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)H1已知:C4H10(g)+12O2(g)C4H8(g)+H2O(g)H2=-119 kJmol-1H2(g)+12O2(g)H2O(g)H3=-242 kJmol-1反应的H1为 kJmol-1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是(填标号)。A.升高温度B.降低
2、温度C.增大压强D.降低压强图(a)(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是。图(b) (3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是、;590 之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是。图(c)答案:(1)+123小于AD(2)原料中过量H2会使反应平衡逆向移动,所以丁烯产率下降(3)590 前升高温度,反应平衡正向
3、移动升高温度时,反应速率加快,单位时间产生更多丁烯更高温度导致C4H10裂解生成更多的短碳链烃,故丁烯产率快速降低解析:(1)根据盖斯定律,式-式可得式,因此H1=H2-H3=-119 kJmol-1+242 kJmol-1=+123 kJmol-1。由图(a)可以看出,温度相同时,由0.1 MPa 变化到x MPa,丁烷的转化率增大,即平衡正向移动,由于反应是气体物质的量增大的反应,压强越小平衡转化率越大,所以x的压强更小,x”“”或“=”)。(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)Hv(吸氢)(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途
4、径,其能量转化形式为。(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH-FeO42-+3H2。工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色FeO42-,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。图1图2电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为。c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2。任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因: 。
5、答案:(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2个)H2+2OH-2e-2H2O(2)(3)ac(4)光能转化为化学能(5)阳极室防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢;N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低解析:(1)碱性条件下,H2转化为H2O,不能生成H+,电极反应式为H2+2OH-2e-2H2O。(2)H2(g)+A(l)B(l)H1O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)H2将+得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)H=H1+H2两反应均能自发进行,
6、说明H-TS0,反应中S0,可判断H10,H20,则H0。(3)该反应正向移动属于气体的物质的量减小的放热反应。a项,气体压强不变,表明气体物质的量不变,达到平衡,正确;b项,该反应为可逆反应,吸收y mol H2,则需MHx大于1 mol,错误;c项,该反应是放热反应,降温,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,正确;d项,通入H2相当于加压,平衡正向移动,v(放氢)v(吸氢),错误。(5)根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H+2e-H2,铁电极发生氧化反应,电极反应式为Fe+8OH-6e-FeO42-+4H2O。溶液中的氢氧根离子减少,因此电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在阳极室;根据题意Na2FeO4易被H2还原,电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,防止Na2FeO4与H2反应使产率降低;根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,在M点,c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢;在N点,c(OH-)过高,铁电极上有红褐色氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低。
