Question

【題目】（一）乙炔是一種重要的化工原料，最新研制出的由裂解氣（、、）與煤粉在催化劑條件下制乙炔，已知發生的部分反應如下：

①

②

③

請回答：

（1）依據上述反應，則 ____________

（2）若以乙烯和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應器（氫氣的作用是活化催化劑），出口氣中含有乙烯、乙炔、氫氣等。下圖為上述諸反應達到平衡時各氣體體積分數和反應溫度的關系曲線。

①乙炔體積分數在1530K之前隨溫度升高而增大的原因可能是______________________；1530K之后，乙炔體積分數增加不明顯的主要原因可能是_______________。

②在體積為1L的密閉容器中反應，1530K時測得氣體的總物質的量為1.000mol，則反應的平衡常數K=__________________。

③在恒溫條件下，測得上述反應過程在相同時間時不同進料氣n（氫氣）/n（乙烯）下的乙炔產率﹐請畫出乙炔產率隨n（氫氣）/n（乙烯）的變化關系圖。

____________

（二）乙炔―空氣燃料電池是一種堿性（20%-30%的KOH溶液）的電池，電池放電時，負極的電極方程式是________________________。

Answer 1

【答案】+262.23 1530K前升高溫度，反應②③平衡正向移動，生成的乙炔更多 高溫則有更多的甲烷與乙烯裂解生成碳導致乙炔體積分數增加不大 8.652

【解析】

應用蓋斯定律計算相關反應的ΔH，根據圖象中物質含量的變化分析主要化學反應，挖掘圖象數據計算平衡常數，利用信息和反應分析氫氣量對乙炔產率的影響，堿性條件下乙炔在負極失電子生成碳酸根。

（一）（1）消去無關物質CH4、H2，將①×2+②+③×2得：

ΔH=+262.23

（2）①圖中，T<1530K時，隨著溫度升高，CH4體積分數明顯減小（主要反應物）、H2體積分數稍有增大、C2H2體積分數顯著增大（主要生成物），故主要是反應②③平衡正向移動的結果。T>1530K時，隨著溫度升高，CH4體積分數繼續明顯減小（主要反應物）、H2和C2H2體積分數稍有增大（次要生成物），此時主要是反應①平衡逆向移動的結果；

②圖中，T=1530K平衡時，CH4、C2H2、H2的體積分數分別是0.0840、0.0840、0.8240，則C2H4體積分數為0.0080。1L密閉容器中氣體的總物質的量為1.000mol，即CH4、C2H2、H2、C2H4的平衡濃度分別是0.0840mol/L、0.0840mol/L、0.8240mol/L、0.0080mol/L，則反應的平衡常數K=；

③恒溫下反應相同時間時，n(氫氣)/n(乙烯)增大[相當于n(乙烯)不變、n(氫氣)增大]，起始少量氫氣活化催化劑，故稍增大氫氣的量能使乙炔產率增大；當原料中H2過量時反應③平衡逆向移動，使乙炔產率下降。乙炔產率隨n（氫氣）/n（乙烯）的變化關系如下。

（二）堿性（20%-30%的KOH溶液）乙炔―空氣燃料電池中，乙炔在電池負極失電子生成碳酸根，電極方程式是C2H2－10e－＋14OH－=2CO32－＋8H2O。