解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷72
乙烯被广泛用于合成聚乙烯等聚合产品。工业生产的乙烯中含有的少量乙炔会导致聚合催化剂中毒失活,含有的乙烷会使聚合过程终止。因此乙炔的选择加氢制乙烯在生产中有重大经济意义。反应原理如下:
反应 (主反应)
反应 (副反应)
回答下列问题:
(1)分别以 乙炔和 氢气或 乙烯为初始原料,在 下,使用对反应 选择性好的催化剂,分别在恒压容器中反应,达平衡时,以乙炔和氢气为原料,体系向环境放热以乙烯为原料,体系从环境吸热,忽略副反应热效应,反应焓变___________ 。
(2)初始条件同上,表示某物种 的物质的量与除 外其它各物种总物质的量之比,和 随时间变化关系如图所示,实验测得,则图中表示 变化的曲线是___________ ;反应I平衡常数Kp=___________ ;以乙炔和氢气为原料时,时刻 ___________ 。
(3)在催化剂表面逐步加氢,当变成 时,可从催化剂表面脱附生成 也可以继续加氢。清华大学李亚林团队找到一种催化剂,可使 脱附生成 而不继续加氢,使催化产物停留在乙烯而不继续加氢生成乙烷。下面是两种催化剂(① 和② )分别催化乙炔加氢的反应机理:
在催化剂②作用下,倾向于___________ (填“脱附”或“加氢”),结合图中数据,推测清华大学团队找到的理想催化剂是___________ (填“①”或“②”),原因是在该催化剂上的脱附能___________ (填“高于”或“低于”) 进一步加氢需要突破的能垒,该催化剂具有好的选择性。
反应 (主反应)
反应 (副反应)
回答下列问题:
(1)分别以 乙炔和 氢气或 乙烯为初始原料,在 下,使用对反应 选择性好的催化剂,分别在恒压容器中反应,达平衡时,以乙炔和氢气为原料,体系向环境放热以乙烯为原料,体系从环境吸热,忽略副反应热效应,反应焓变
(2)初始条件同上,表示某物种 的物质的量与除 外其它各物种总物质的量之比,和 随时间变化关系如图所示,实验测得,则图中表示 变化的曲线是
(3)在催化剂表面逐步加氢,当变成 时,可从催化剂表面脱附生成 也可以继续加氢。清华大学李亚林团队找到一种催化剂,可使 脱附生成 而不继续加氢,使催化产物停留在乙烯而不继续加氢生成乙烷。下面是两种催化剂(① 和② )分别催化乙炔加氢的反应机理:
在催化剂②作用下,倾向于
23-24高二上·山东泰安·期末
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乙炔加氢是乙烯工业中的重要精制反应,利用这一反应可以将乙烯产品中的乙炔含量降低,以避免后续乙烯聚合催化剂的中毒,工业上称为碳二加氢过程。
已知:I. ;
II. ;
回答下列问题:
(1)已知几种化学键的键能如表所示:
=____________ 。
(2)400K时,在密闭容器中将等物质的量的和混合,采用适当的催化剂进行反应,生成,达到平衡时测得,则平衡时_____ 。
(3)据前人研究发现乙炔在团簇表面催化加氢反应的部分历程如图所示,其中吸附在表面上的物种用*标注。
推测乙烯在表面上的吸附为__________ (填“放热”或“吸热”)过程。图中历程中最大能垒(活化能)E正=______ ,该步骤的化学方程式为___________ 。
(4)时,将体积比为1:2的和充入刚性密闭容器中,加入催化剂发生反应Ⅱ,起始体系总压强为,实验测得的分压与反应时间的关系如图所示:
①时,内,平均反应速率______ (用含的代数式表示,下同)。
②时,该反应的化学平衡常数_____ (为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
③时,内,的减小量______ (填“>”“<”或“=”) 内的减小量,理由为__________ 。
已知:I. ;
II. ;
回答下列问题:
(1)已知几种化学键的键能如表所示:
化学键 | ||||
键能/ | 436 | 413.4 | 615 | 812 |
=
(2)400K时,在密闭容器中将等物质的量的和混合,采用适当的催化剂进行反应,生成,达到平衡时测得,则平衡时
(3)据前人研究发现乙炔在团簇表面催化加氢反应的部分历程如图所示,其中吸附在表面上的物种用*标注。
推测乙烯在表面上的吸附为
(4)时,将体积比为1:2的和充入刚性密闭容器中,加入催化剂发生反应Ⅱ,起始体系总压强为,实验测得的分压与反应时间的关系如图所示:
①时,内,平均反应速率
②时,该反应的化学平衡常数
③时,内,的减小量
乙烯是重要的工业原料,可用下列方法制备。
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
已知:的燃烧热分别为:;
(1)该反应___________ 。
(2)将和按物质的量之比为2:3充入恒容密闭容器中,分别在不同催化剂条件下发生反应,测得相同时间的转化率与温度的关系如图所示:一定温度下,下列有关说法正确的是___________ 。
A.达平衡时,一定为2:3
B.向反应体系中加入少量无水固体,可提高的产率
C.b、d两状态下,化学反应速率一定相等
D.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能比使用催化剂Ⅱ时低
E.温度下,向容器中加入稀有气体,可提高的转化率
Ⅱ.工业上也可用甲烷催化法制取乙烯,只发生如下反应:。
(3)温度T时,向2L的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示:实验测得:,,为速率常数,只与温度有关,T温度时,___________ (用含有x的代数式表示);当温度升高时,增大m倍,增大n倍,则m___________ (填“>”“<”或“=”)n。
Ⅲ.氧化制乙烯:
主反应为:
(4)某催化剂催化过程中,在催化剂表面发生了一系列反应:
①,
②,
③,
④___________。
则:④的反应式为___________ 。
(5)在与反应制的过程中,
还会发生副反应:
①其他条件相同时,与经相同反应时间测得如表实验数据:
相同温度时,催化剂2催化下产率更高的原因是___________ 。
②在容器体积为1.0L,充入和同时发生主、副反应,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性()与温度、压强的关系如图所示。M点主反应的平衡常数为___________ (结果保留2位有效数字)。
Ⅰ.催化加氢法制乙烯:
已知:的燃烧热分别为:;
(1)该反应
(2)将和按物质的量之比为2:3充入恒容密闭容器中,分别在不同催化剂条件下发生反应,测得相同时间的转化率与温度的关系如图所示:一定温度下,下列有关说法正确的是
A.达平衡时,一定为2:3
B.向反应体系中加入少量无水固体,可提高的产率
C.b、d两状态下,化学反应速率一定相等
D.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能比使用催化剂Ⅱ时低
E.温度下,向容器中加入稀有气体,可提高的转化率
Ⅱ.工业上也可用甲烷催化法制取乙烯,只发生如下反应:。
(3)温度T时,向2L的恒容反应器中充入,仅发生上述反应,反应过程中的物质的量随时间变化如图所示:实验测得:,,为速率常数,只与温度有关,T温度时,
Ⅲ.氧化制乙烯:
主反应为:
(4)某催化剂催化过程中,在催化剂表面发生了一系列反应:
①,
②,
③,
④___________。
则:④的反应式为
(5)在与反应制的过程中,
还会发生副反应:
①其他条件相同时,与经相同反应时间测得如表实验数据:
实验 | 温度/K | 催化剂 | 的产率% |
实验1 | 400 | 催化剂1 | 55.0 |
400 | 催化剂2 | 62.3 | |
实验2 | 500 | 催化剂1 | 68.5 |
500 | 催化剂2 | 80.1 |
②在容器体积为1.0L,充入和同时发生主、副反应,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性()与温度、压强的关系如图所示。M点主反应的平衡常数为
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