乙酸制氫具有重要意義:
熱裂解反應:CH3COOH(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+213.7kJ?mol-1
脫羧基反應:CH3COOH(g)═CH4(g)+CO2(g)△H=-33.5kJ?mol-1
(1)2CO(g)+2H2(g)═CH4(g)+CO2(g)△H=-247.2-247.2kJ?mol-1。
(2)在密閉容器中,利用乙酸制氫,選擇的壓強為常壓常壓(填“高壓”或“常壓”)。其中溫度與氣體產(chǎn)率的關系如圖。
①約650℃之前,脫羧基反應活化能低,反應速率快,很快達到平衡,故氫氣產(chǎn)率低于甲烷;650℃之后氫氣產(chǎn)率高于甲烷,理由是隨著溫度升高后,熱裂解反應速率加快,同時熱裂解反應正向移動,而脫羧反應逆向移動隨著溫度升高后,熱裂解反應速率加快,同時熱裂解反應正向移動,而脫羧反應逆向移動。
②保持其他條件不變,在乙酸氣中摻雜一定量的水,氫氣產(chǎn)率顯著提高而CO的產(chǎn)率下降,請用化學方程式表示CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)。
(3)保持溫度為T℃,壓強為pkPa不變的條件下,在密閉容器中投入一定量的醋酸發(fā)生上述兩個反應,達到平衡時熱裂解反應消耗乙酸20%,脫羧基反應消耗乙酸60%,則平衡時乙酸體積分數(shù)為9.1%9.1%(結果保留1位小數(shù));脫羧基反應的平衡常數(shù)Kp為0.8p0.8pkPa。(結果保留1位小數(shù))
(4)光催化反應技術使用CH4和CO2CO2(填化學式)直接合成乙酸,且符合“綠色化學”的要求。(原子利用率100%)
(5)若室溫下將amol/L的CH3COOH溶液和bmol/LBa(OH)2溶液等體積混合,恢復室溫后有2c(Ba2+)=c(CH3COO-),則乙酸的電離平衡常數(shù)Ka=2b×10-7a-2b2b×10-7a-2b。(用含a和b的代數(shù)式表示)
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【考點】化學平衡的影響因素;用蓋斯定律進行有關反應熱的計算.
【答案】-247.2;常壓;隨著溫度升高后,熱裂解反應速率加快,同時熱裂解反應正向移動,而脫羧反應逆向移動;CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g);9.1%;0.8p;CO2;
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【解答】
【點評】
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(1)如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應達到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率
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