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题型微练2 化学反应原理(B)
1.(2023·衡水中学三调)环己烯是工业常用的化工品。工业上通过热铂基催化剂重整将环己烷脱氢制备环己烯,化学反应为C6H12(g)C6H10(g)+H2(g) ΔH。
(1)几种共价键的键能数据如表:
共价键
H—H
C—H
C—C
CC
键能/(kJ·mol-1)
436
413
348
615
ΔH= kJ·mol-1。
(2)在恒温恒容密闭容器中充入环己烷气体,仅发生上述反应。下列叙述错误的是 (填选项字母)。
A.气体平均摩尔质量不随时间变化时反应达到平衡状态
B.平衡后再充入C6H12气体,平衡向右移动,转化率增大
C.加入高效催化剂,单位时间内C6H10的产率可能会增大
D.增大固体催化剂的质量,一定能提高正、逆反应速率
(3)环己烷的平衡转化率和环己烯的选择性随温度的变化如图所示。
①随着温度升高,环己烷平衡转化率增大的原因是 。随着温度升高,环己烯的选择性变化的可能原因是 (填选项字母)。
A.平衡向逆反应方向移动
B.环己烷裂解发生副反应
C.环己烯易发生聚合反应
D.催化剂的选择性增大
②当温度高于600 ℃时,可能的副产物有 (任写一种结构简式)。
(4)在873 K、100 kPa条件下,向反应器中充入氩气和环己烷的混合气体,仅发生反应:C6H12(g)C6H10(g)+H2(g)。
①环己烷的平衡转化率随的增大而升高,其原因是 。
②当=1∶3时,达到平衡所需时间为20 min,环己烷的平衡转化率为,则环己烷分压的平均转化速率为 kPa·min-1。该环己烷脱氢反应的压强平衡常数Kp= kPa。[均保留2位小数,用分压计算的平衡常数为压强平衡常数(Kp),分压=总压×物质的量分数]
(5)“ ”表示铂基催化剂,“*”表示吸附在该催化剂表面,环己烷脱氢反应的机理如下,请补充基元反应③ 。
①
②* + * + *H2
③
④
解析 (1)焓变=反应物的总键能-生成物的总键能,C6H12(g)C6H10(g)+H2(g) ΔH=348×6+413×12-(348×5+615+413×10+436)=+123 kJ·mol-1。 (2)反应过程中气体总质量不变,气体物质的量增大,气体平均摩尔质量是变量,所以气体平均摩尔质量不随时间变化时反应达到平衡状态,A项正确;平衡后再充入C6H12气体,相当于增大压强,转化率减小,B项错误;加入高效催化剂,反应速率加快,单位时间内C6H10的产率可能会增大,C项正确;催化剂通过参与化学反应改变反应历程,加快反应速率,增大固体催化剂的质量,如果不能增大接触面积,不一定能提高正、逆反应速率,D项错误。(3)①C6H12(g)C6H10(g)+H2(g)正反应吸热,升高温度平衡正向移动,所以随着温度升高环己烷平衡转化率增大。C6H12(g)C6H10(g)+H2(g)正反应吸热,升高温度平衡正向移动,A项不符合题意; 环己烷裂解发生副反应,使环己烷平衡转化率增大而环己烯的选择性降低,B项符合题意;环己烯易发生聚合反应,环己烯产率降低,使环己烯的选择性降低,C项符合题意;若催化剂的选择性增大,生成的环己烯增多,使环己烯的选择性增大,D项不符合题意。②当温度高于600 ℃时,环己烷脱氢,可能的副产物有、、等。(4)①恒压条件下,增大Ar的物质的量,相当于减小压强,平衡正向移动,环己烷的平衡转化率随的增大而升高。②当=1∶3时,初始时,环己烷的分压为×100 kPa=75 kPa,达到平衡所需时间为20 min,环己烷的平衡转化率为,则:
达到平衡时环己烷的分压为100×= kPa、环己烯的分压为 kPa、氢气的分压为 kPa ,则环己烷分压的平均转化速率为=2.92 kPa·min-1。该环己烷脱氢反应的压强平衡常数Kp= kPa=66.67 kPa。
(5)根据基元反应④,可知基元反应③为* + 。
答案 (1)+123 (2)BD
(3)①正反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动
②BC ③或或
(4)①恒压条件下,增大Ar的物质的量,相当于减小压强,平衡正向移动 ②2.92 66.67
(5)
2.(2023·辽宁省协作校模拟)CH4催化重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题:
(1)CH4催化重整CO2的催化转化如图所示:
①已知相关反应的能量变化如图所示:
过程Ⅰ的热化学方程式为 。
②关于上述过程Ⅰ、Ⅱ的说法不正确的是 (填选项字母)。
A.过程Ⅱ实现了含碳物