Question

【題目】碳及其化合物在有機(jī)合成、能源開(kāi)發(fā)等工農(nóng)業(yè)方面具有十分廣泛的應(yīng)用。

I.工業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)品乙二醛(OHC-CHO)

（1）乙醇(CH3CH2OH)液相硝酸氧化法：在Cu(NO3)2催化下，用稀硝酸氧化乙醇制取乙二醛，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。該法具有原料易得、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，但也存在比較明顯的缺點(diǎn)____________。

（2）乙二醇(HOCH2CH2OH)氣相氧化法

已知：2H2(g)+O2(g) 2H2O（g）ΔH=-484kJ/mol，化學(xué)平衡常數(shù)為K1

OHC-CHO(g)+2H2(g) HOCH2CH2OH(g) ΔH=-78kJ/mol，化學(xué)平衡常數(shù)為K2

則乙二醇?xì)庀嘌趸�反�?yīng)HOCH2CH2OH(g)+O2(g) OHC-CHO(g)+2H2O（g）的ΔH=______；相同溫度下，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=______(用含K1、K2的代數(shù)式表示)。

Ⅱ.CO2的綜合利用

（3）一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中發(fā)生反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡時(shí)，體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示，則下列說(shuō)法正確的是______(填字母)。

a.反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變

b.A點(diǎn)的正反應(yīng)速率比B點(diǎn)正反應(yīng)速率小

C.550℃時(shí)，若充入氦氣，則V正、V逆均減小，平衡不移動(dòng)

d.T℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為66.7%

e. T℃時(shí)，若再充入1molCO2和1molCO，平衡不移動(dòng)

（4）氨氣、CO2在一定條件下可合成尿素，其反應(yīng)為2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)，右圖表示合成塔中氨碳比a與CO2轉(zhuǎn)化率ω的關(guān)系。a為{n(NH3)/n(CO2)}，b為水碳比{n(H2O)/n(CO2)}。則

①b應(yīng)控制在______

a.1.5-1.6b.1-1.1c.0.6-0.7

②a應(yīng)控制在4.0的理由是_________

Answer 1

【答案】 CH2CH2OH+2HNO3OHC-CHO+2NO↑+3H2O 硝酸會(huì)腐蝕設(shè)備，生成的NO會(huì)污染空氣 -406kJ/mol K1/K2 abe c 氨碳比a<4.0時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率較小；氨碳比a>4.0時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率增加不明顯且浪費(fèi)原料

【解析】試題分析：本題考查化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡圖像的分析、化學(xué)平衡常數(shù)。

I.（1）稀HNO3將CH3CH2OH氧化成OHC-CHO，稀HNO3自身被還原成NO，CH3CH2OH中C的平均化合價(jià)為-2價(jià)，OHC-CHO中C的平均化合價(jià)為+1價(jià)，N元素的化合價(jià)由+5價(jià)降為+2價(jià)，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2OH+2HNO3（稀）OHC-CHO+2NO↑+3H2O。根據(jù)反應(yīng)，該方法比較明顯的缺點(diǎn)是：HNO3會(huì)腐蝕設(shè)備，生成的NO會(huì)污染空氣。

（2）將反應(yīng)編號(hào)，2H2（g）+O2（g）2H2O（g）ΔH=-484kJ/mol（①式）

OHC-CHO（g）+2H2（g）HOCH2CH2OH（g）ΔH=-78kJ/mol（②式）

應(yīng)用蓋斯定律，①式-②式得HOCH2CH2OH（g）+O2（g）OHC-CHO（g）+2H2O（g）ΔH=（-484kJ/mol）-（-78kJ/mol）=-406kJ/mol。根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的含義，K1=，K2=，反應(yīng)HOCH2CH2OH（g）+O2（g）OHC-CHO（g）+2H2O（g）的化學(xué)平衡常數(shù)K==。

II.（3）a項(xiàng)，開(kāi)始時(shí)氣體只有CO2，CO2的相對(duì)分子質(zhì)量為44，建立平衡過(guò)程中生成CO，混合氣體的平均相對(duì)分子量減小，達(dá)到平衡時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變，a項(xiàng)正確；b項(xiàng)，A點(diǎn)溫度低于B點(diǎn)溫度，A點(diǎn)的正反應(yīng)速率比B點(diǎn)正反應(yīng)速率小，b項(xiàng)正確；c項(xiàng)，該容器為體積可變的恒壓容器，550℃時(shí)若充入He氣，容器體積增大，υ正、υ逆均減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，c項(xiàng)錯(cuò)誤；d項(xiàng)，設(shè)起始CO2物質(zhì)的量為amol，從起始到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化CO2物質(zhì)的量為xmol，轉(zhuǎn)化CO物質(zhì)的量為2xmol，平衡時(shí)CO2、CO物質(zhì)的量分別為（a-x）mol、2xmol，根據(jù)圖像T℃達(dá)到平衡時(shí)CO2和CO的體積分?jǐn)?shù)相等，則（a-x）mol=2xmol，解得x=，達(dá)到平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為100%=33.3%，d項(xiàng)錯(cuò)誤；e項(xiàng)，根據(jù)圖像T℃達(dá)到平衡時(shí)CO2和CO的體積分?jǐn)?shù)相等，CO2和CO物質(zhì)的量相等，若再充入1molCO2和1molCO，瞬時(shí)CO2和CO的體積分?jǐn)?shù)仍相等，處于平衡狀態(tài)，平衡不移動(dòng)，e項(xiàng)正確；答案選abe。

（4）①根據(jù)圖像在相同氨碳比時(shí)，水碳比在0.6-0.7時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率最大，b應(yīng)控制在0.6-0.7，答案選c。

②根據(jù)圖像，氨碳比a<4.0時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率較小；氨碳比a>4.0時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率增加不明顯且浪費(fèi)原料，所以a應(yīng)控制在4.0。