Question

【題目】十氫奈是具有高儲氫密度的氫能載體，經(jīng)歷“十氫奈(C10H18 )→四氫奈(C10H12)→奈(C10H8)”的脫氫過程釋放氫氣。已知：

C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) △H1

C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g) △H2

△H1＞△H2＞0；C10H18→C10H12的活化能為Ea1，C10H12→C10H8的活化能為Ea2，十氫奈的常壓沸點為192℃；在192℃，液態(tài)十氫奈的脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率約為9％。請回答：

（1）每1mol 十氫萘液體可儲存5mol氫氣,可運載到使用氫氣的場所，在催化劑的作用下釋放氫氣，生成的液體萘可重復(fù)催化加氫來儲存氫氣，如圖所示，則△H1+△H2=__________。

（2）有利于提高上述反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的條件是__________。

A．高溫高壓 B．低溫低壓 C．高溫低壓 D．低溫高壓

（3）不同壓力和溫度下十氫萘的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示，結(jié)合圖示回答問題：

①在相同壓強下升高溫度,未達新平衡前，v正__________v逆(填寫“大于”“小于”或“等于”)。

②研究表明，將適量的十氫奈置于恒容密閉反應(yīng)器中，既升高溫度又增大壓強，十氫萘的轉(zhuǎn)化率也升高，可能理由是______________________________________。

（4）溫度335℃，在恒容密閉反應(yīng)器中進行高壓液態(tài)十氫奈（1.00 mol）催化脫氫實驗，測得液態(tài)C10H12和液態(tài)C10H8的產(chǎn)率x1和x2（以物質(zhì)的量分數(shù)計）隨時間變化關(guān)系，如圖所示。

①在8h時，反應(yīng)體系內(nèi)氫氣的量為_______mol（忽略其他副反應(yīng)），液態(tài)十氫奈的轉(zhuǎn)化率是____。

②x1顯著低于x2的原因是_______________________________________________。

Answer 1

【答案】 65.6kJ·mol-1 C 大于 升高溫度正向移動的程度大于加壓逆向移動的程度 1.95 40.1% 四氫萘轉(zhuǎn)化為萘的活化能小，反應(yīng)速率很快，生成的四氫萘大部分轉(zhuǎn)化為萘，因此x1顯著低于x2

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律，已知中的兩個反應(yīng)熱化學(xué)方程式相加得：C10H18(l)C10H8(l)＋5H2(g) △H1+△H2，由圖可得：△H1+△H2=65.6kJ·mol-1。

（2）由上面的分析可得，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，且生成物氣體分子數(shù)增大，所以高溫低壓有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，故選C。

（3）①由圖像可得，在相同壓強下升高溫度，十氫萘的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則未達新平衡前，v正>v逆。②升高溫度有利于該反應(yīng)正向移動，增大壓強有利于該反應(yīng)逆向移動，將適量的十氫奈置于恒容密閉反應(yīng)器中，既升高溫度又增大壓強，十氫萘的轉(zhuǎn)化率也升高，可能是升高溫度正向移動的程度大于增大壓強逆向移動的程度。

（4）①溫度335℃，在恒容密閉反應(yīng)器中進行高壓液態(tài)十氫奈催化脫氫實驗，十氫萘(C10H18)初始為1.00 mol，如圖所示，在8 h時測得C10H12和C10H8的產(chǎn)率x1=0.027，x2=0.374，即生成C10H12和C10H8的物質(zhì)的量分別為0.027mol、0.374mol，設(shè)反應(yīng)的C10H18的物質(zhì)的量為n1，反應(yīng)的C10H12的物質(zhì)的量為n2，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系：

則n1-n2=0.027mol，n2=0.374mol，所以n1=0.401mol，因此生成的氫氣的物質(zhì)的量為：3n1+2n2=3×0.401mol+2×0.374mol=1.951mol≈1.95mol；十氫萘(C10H18)的轉(zhuǎn)化率為： ×100%=×100%=40.1%。②因為△H1＞△H2＞0，C10H18→C10H12的活化能為Ea1，C10H12→C10H8的活化能為Ea2，所以Ea1＞Ea2，即四氫萘轉(zhuǎn)化為萘的活化能小，相同溫度下反應(yīng)速率更快，所以相同時間內(nèi)，生成的四氫萘大部分都轉(zhuǎn)化為萘，故x1顯著低于x2。