Question

【題目】CO2在工業中有重要的用途，請回答：

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

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

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

①在相應溫度下，A點的反應速v(正)____v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。

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

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

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

(3)該反應為_________反應(填“吸熱”、“放熱”)，原因為_________________。

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

Answer 1

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

【解析】

I.(1)根據蓋斯定律計算；

(2)①圖象可知曲線上的點為平衡點，A點位于曲線下，達到平衡需要增大乙烷的轉化率；

②為提高C2H6的平衡轉化率，平衡正向進行。

II.(3)根據表中數據分析，溫度升高，化學平衡常數增大，說明溫度升高促進反應正向進行；

(4)根據v＝計算H2的消耗速率，由α=×100%計算CO2的平衡轉化率。

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；

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

(2)①C2H6的平衡轉化率與溫度的關系圖分析可知，A點位于平衡曲線下方，未達到化學平衡，若達到平衡狀態需要增大乙烷的轉化率，所以反應正向進行，A點的反應速率v(正)>v(逆)；

②若不考慮副反應的發生，為提高C2H6的平衡轉化率，除了將生成物及時從體系中分離出來外，還可采取的措施有：適當升高溫度或適當減小壓強或增大起始時CO2與C2H6的投料比等。

II.(3)根據表中數據分析，溫度升高，化學平衡常數增大，說明升高溫度，促進反應正向進行，則正反應為吸熱反應；

(4)在2L密閉容器中發生反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，在反應開始時n(CO2)=n(H2)=2mol，假設反應產生H2O的物質的量為x，則根據物質反應轉化關系可知平衡時的物質的量：n(CO2)=n(H2)=(2-x)mol，n(CO)=n(H2O)=xmol，由于反應前后氣體的物質的量相等，在830℃下，K=1.0，所以K===1.0，解得x=1mol，則這段時間內v(H2)==0.05mol/(Ls)，此時CO2的轉化率α(CO2)=×100%=50%。