Question

4．乙炔和電石（CaC₂）都是重要的化工原料．
（1）電石可由焦炭與氧化鈣固體在電爐中高溫制得，同時生成一氧化碳氣體．
①每生成1.00g固態(tài)CaC₂吸收7.25kJ的熱量，該制備反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CaO（s）+3C（s）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaC₂（s）+CO（g）△H=+464kJ/mol
②CaC₂與H₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaC₂+2H₂O=Ca（OH）₂+HC≡CH↑
③煉鋼時可用電石將鋼水中FeO轉(zhuǎn)變?yōu)殍F，同時有一氧化碳等物質(zhì)生成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3FeO+CaC₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+CaO+2CO↑
（2）已知下列反應(yīng)：
CH₄ （g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=akJ•mol^-1
2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=bkJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₃=ckJ•mol^-1
2CH₄（g）═C₂H₂（g）+3H₂（g）△H₄
①△H₄=$\frac{4a-b-3c}{2}$kJ•mol^-1（用含a、b、c的代數(shù)式表示）．
②已知下列鍵能數(shù)據(jù)：

共價鍵	C-H	H-H	C≡C
鍵能/kJ•mol-1	413.4	436	812

則△H₄=+360.4kJ•mol^-1（填數(shù)值）．
（3）在壓強為1×10⁵kPa的恒壓密閉容器中充入1mol乙炔和1molHCl氣體，加入催化劑，乙炔與HCl發(fā)生反應(yīng)：HC≡CH（g）+HCl（g）?CH₂=CHCl（g），乙炔的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示：

①該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”或“＜”），N點時乙炔的反應(yīng)速率v（正）＞v（逆） （填“＞”、“＜”或“=”）．
②M點對應(yīng)溫度的平衡常數(shù)K_p=9.9×10^-4（kPa）^-1（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，并注明單位）

Answer 1

分析 （1）①焦炭固體與氧化鈣固體每生成l g CaC₂固體，即反應(yīng)每生成$\frac{1}{64}$CaC₂固體，反應(yīng)吸收熱量7.25kJ，則每生成1molCaC₂，反應(yīng)需吸收熱量7.25×64=464kJ，據(jù)此寫出熱化學(xué)方程式，注意標(biāo)注物質(zhì)的狀態(tài)；
②CaC₂與H₂O反應(yīng)生成Ca（OH）₂和C₂H₂，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
③FeO與CaC₂在高溫的條件下反應(yīng)生成Fe和CaO和CO，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
（2）①CH₄ （g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=akJ•mol^-1①
2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=bkJ•mol^-1②
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₃=ckJ•mol^-1③，$\frac{4×①-②-3×③}{2}$得2CH₄（g）═C₂H₂（g）+3H₂（g）△H₄，據(jù)此進行計算焓變；
②根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
（3）①根據(jù)圖象分析，溫度升高，乙炔的平衡轉(zhuǎn)化率降低，可知升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，N點時轉(zhuǎn)化率還未達到80%，據(jù)此分析；
②M點時，乙炔的平衡轉(zhuǎn)化率為80%，根據(jù)分壓平衡常數(shù)的定義計算此時反應(yīng)的分壓平衡常數(shù)．

解答 解：（1）①焦炭固體與氧化鈣固體每生成l g CaC₂固體，即反應(yīng)每生成$\frac{1}{64}$CaC₂固體，反應(yīng)吸收熱量7.25kJ，則每生成1molCaC₂，反應(yīng)需吸收熱量7.25×64=464kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CaO（s）+3C（s）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaC₂（s）+CO（g）△H=+464kJ/mol，
故答案為：CaO（s）+3C（s）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaC₂（s）+CO（g）△H=+464kJ/mol；
②CaC₂與H₂O反應(yīng)生成Ca（OH）₂和C₂H₂，故化學(xué)方程式為CaC₂+2H₂O=Ca（OH）₂+HC≡CH↑，
故答案為：CaC₂+2H₂O=Ca（OH）₂+HC≡CH↑；
③FeO與CaC₂在高溫的條件下反應(yīng)生成Fe和CaO和CO，故化學(xué)方程式為3FeO+CaC₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+CaO+2CO↑，
故答案為：3FeO+CaC₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+CaO+2CO↑；
（2）①CH₄ （g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=akJ•mol^-1①
2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=bkJ•mol^-1②
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₃=ckJ•mol^-1③，$\frac{4×①-②-3×③}{2}$得2CH₄（g）═C₂H₂（g）+3H₂（g），故△H₄═$\frac{4a-b-3c}{2}$kJ•mol^-1，
故答案為：$\frac{4a-b-3c}{2}$；
②根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，則△H₃=2×4E（C-H）-[E（C≡C）+2E（C-H）]-3E（H-H）=+360.4kJ/mol，
故答案為：+468.4；
（3）①根據(jù)圖象分析，溫度升高，乙炔的平衡轉(zhuǎn)化率降低，可知升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以該反應(yīng)的△H＜0，
N點時轉(zhuǎn)化率還未達到90%，向90%的M點進行，則此時還需向正反應(yīng)方向進行，所以N點時乙炔的反應(yīng)速率v（正）＞v（逆），
故答案為：＜；＞；
②M點時，乙炔的平衡轉(zhuǎn)化率為90%，反應(yīng)為壓強為1.0×10⁵kPa的恒壓密閉容器中充入1mol乙炔和1molHCl氣體起始反應(yīng)，平衡時，n（CH≡CH）=1-1×90%=0.1mol，n（HCl）=0.1mol，n（CH₂=CHCl）=0.9mol，總壓為p=1.0×10⁵kPa，根據(jù)道爾頓分壓定律，p（CH≡CH）=p×$\frac{0.1}{0.1+0.1+0.9}$=$\frac{100}{11}$kPa，p（HCl）=p×$\frac{0.1}{0.1+0.1+0.9}$=$\frac{100}{11}$kPa，p（CH₂=CHCl）=p×$\frac{0.9}{0.1+0.1+0.9}$=$\frac{900}{11}$kPa，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K_p=$\frac{p（C{H}_{2}=CHCl）}{p（HCl）p（CH≡CH）}$=$\frac{\frac{900}{11}kPa}{\frac{100}{11}kPa×\frac{100}{11}kPa}$=9.9×10^-4（kPa）^-1，
故答案為：9.9×10^-4（kPa）^-1．

點評 本題考查運用蓋斯定律計算反應(yīng)熱，化學(xué)平衡常數(shù)計算、鍵能的計算等，側(cè)重考查學(xué)生解決問題能力，難度較大．