Question

13．乙烯是重要的化工原料，用乙烷脫氫制乙烯：
CH₃CH₃（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₂═CH₂（g）+H₂（g）△H回答下列問題：
（1）已知鍵能數(shù)值如下：

化學(xué)鍵	C-H	C-C	C=C	H-H
鍵能（kJ．mol-1）	412	348	612	436

則△H=+124kJ．mol^-1；若乙烷、乙烯的燃燒熱分別為1559.8kJ-mol^-l、1411kJ-mol^-l，則代表H₂燃燒熱的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-272.8kJ．mol^-1．
（2）T℃下，在2L的恒容密閉容器中充入一定量的CH₃CH₃，各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化如圖：
①0-30s，v（H₂）=0.003mol/（L•s），反應(yīng)的平衡常數(shù)K0.135mol/L．
②升高溫度，平衡常數(shù)K增大（填“增大”“減小”“不變”），理由是該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，K增大
③T℃下，若在2L的恒容密閉容器中充入的是0.6mol CH₃CH₃，則達(dá)平衡后CH₃CH₃轉(zhuǎn)化率＜60%（填“＞”“＜”“=”），理由是T℃，在2L容器中充入0.3molCH₃CH₃的轉(zhuǎn)化率為60%，若充入的是0.6molCH₃CH₃，即相當(dāng)于在原0.3molCH₃CH₃的基礎(chǔ)上再增加了0.3molCH₃CH₃，相當(dāng)于增壓，CH₃CH₃轉(zhuǎn)化率降低．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵斷裂吸收能量，形成新化學(xué)鍵放出能量，反應(yīng)熱=吸收的總能量-放出的總能量；乙烷、乙烯的燃燒熱分別為1559.8kJ-mol^-l、1411kJ-mol^-l，所以CH₃CH₃（g）+$\frac{7}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1559.8kJ•mol^-l，CH₂═CH₂（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1411kJ•mol^-l，根據(jù)蓋斯定律求解；
（2）①v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$；根據(jù)三行式平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
②由CH₃CH₃（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₂═CH₂（g）+H₂（g）△H=+124 kJ．mol^-1，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)K增大；
③T℃下，若在2L的恒容密閉容器中充入的是0.6mol CH₃CH₃，相當(dāng)于在原0.3 mol CH₃CH₃的基礎(chǔ)上再增加了0.3 mol CH₃CH₃，相當(dāng)于增壓，CH₃CH₃轉(zhuǎn)化率降低．

解答 解：（1）反應(yīng)熱=化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量-化學(xué)鍵形成放出的總能量，所以△H=6×412+348-4×412-612-436=+124，根據(jù)CH₃CH₃（g）+$\frac{7}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1559.8kJ•mol^-l～～①，CH₂═CH₂（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1411kJ•mol^-l～～②，CH₃CH₃（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₂═CH₂（g）+H₂（g）△H=+124 kJ．mol^-1～～③，根據(jù)蓋斯定律①-②-③得：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-272.8kJ．mol^-1，故答案為：+124 kJ．mol^-1；H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-272.8kJ．mol^-1；
（2）①CH₃CH₃?CH₂═CH₂（g）+H₂（g）
初起量：0.15      0         0
變化量：0.09    0.09      0.09     
平衡量：0.06     0.09      0.09
所以：v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.09}{30}$0.003mol/（ L•s），K=$\frac{0.09×0.09}{0.06}$=0.135 mol/L，故答案為：0.003mol/（ L•s），0.135 mol/L；
②由CH₃CH₃（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₂═CH₂（g）+H₂（g）△H=+124 kJ．mol^-1，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)K增大，故答案為：增大；該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，K增大；
③T℃下，若在2L的恒容密閉容器中充入的是0.6mol CH₃CH₃，相當(dāng)于在原0.3 mol CH₃CH₃的基礎(chǔ)上再增加了0.3 mol CH₃CH₃，相當(dāng)于增壓，CH₃CH₃轉(zhuǎn)化率降低，故答案為：＜；T℃，在2L容器中充入0.3 mol CH₃CH₃的轉(zhuǎn)化率為60%，若充入的是0.6 mol CH₃CH₃，即相當(dāng)于在原0.3 mol CH₃CH₃的基礎(chǔ)上再增加了0.3 mol CH₃CH₃，相當(dāng)于增壓，CH₃CH₃轉(zhuǎn)化率降低．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了熱化學(xué)方程式的書寫，蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算，需要注意的有：物質(zhì)的狀態(tài)、反應(yīng)熱的數(shù)值與單位，反應(yīng)熱的數(shù)值與化學(xué)方程式前面的系數(shù)成正比，同時(shí)還考查了反應(yīng)熱的計(jì)算，題目難度不大，注意把握從鍵能的角度計(jì)算反應(yīng)熱的方法．