Question

【題目】對高溫條件下反應機理的研究一直是化學動力學的重要課題，科研工作者研究了1000K下丙酮的熱分解反應并提出了如下反應歷程：

①

②

③

④

⑤

回答下列問題：

(1)上述歷程是根據(jù)兩個平行反應提出的，其中一個為CH3COCH3CH4+CH2=C=O，該反應的快慢主要由上述歷程中的反應______(填序號)決定，另一個反應的化學方程式為____________________________，反應速率常數(shù)k4______k5。(填“＞”或“＜”)。

(2)CH2=C=O(乙烯酮)可以與乙醇發(fā)生加成反應生成酯，寫出該反應的化學方程式：____________________________________。

(3)一定溫度下，在2L密閉容器中充入1molCH3COCH3發(fā)生上述兩個平行反應，提高乙烯酮反應選擇性的關鍵因素是___________；

a．再充入1molCH3COCH3 b．及時分離出CH4 c．使用適宜的催化劑

達到平衡后，測得容器中存在a molCH4和b mol CO，則CH3COCH3(g)CH4(g)+CH2=C=O(g)在該溫度下的平衡常數(shù)K_____mol·L-1(用含a、b的代數(shù)式表示)。

(4)分解產物中的CH4可用于制備氫氣：

反應I：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=206.2kJ·mol-1

反應Ⅱ：CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=165.0kJ·mo1-1

寫出CO與水蒸氣反應生成CO2的熱化學方程式：_________________。830℃時，反應Ⅱ的平衡常數(shù)K=1.2mol2·L-2，該溫度下，測得密閉容器中各物質的濃度為c(CH4)=2.0mol·L-1、c(H2O)=4.0mol·L-1、c(CO2)=2.0mol·L-1、c(H)=2.0mol·L-1，則此時v正_____v逆(填“＞”“＜”或“=”)。

Answer 1

【答案】① 2CH3COCH3CH4+CO+C2H5COCH3 ＜ CH2=C=O+CH3CH2OH→CH3COOCH2CH3 c a(a-b)/(2-2a-2b) CO(g)+H2O(g)=CO2+H2(g) △H=-41.2 kJ·mol-1 ＞

【解析】

（1）根據(jù)反應歷程分析，兩個平行反應為：①CH3COCH3CH4+CH2=C=O、②2CH3COCH3CH4+CO+C2H5COCH3，①反應的快慢主要由上述歷程中活化能大的反應①決定，根據(jù)反應④和反應⑤，反應④生成甲基自由基，甲基自由基濃度增大，比較反應④和⑤的活化能，反應⑤速率更快，則反應速率常數(shù)k4＜k5，故答案為：①；2CH3COCHCH4+CO+C2H5COCH3；＜；

（2）CH2=C=O(乙烯酮)可以與乙醇發(fā)生加成反應生成酯，該反應的化學方程式：CH2=C=O+CH3CH2OH→CH3COOCH2CH3，故答案為：CH2=C=O+CH3CH2OH→CH3COOCH2CH3；

（3）提高乙烯酮反應選擇性的關鍵因素是催化劑的選擇；達到平衡時，根據(jù)2CH3COCH3CH4+CO+C2H5COCH3反應中，生成的CO為bmol，則該反應中生成的CH4也是bmol，所以CH3COCH3(g)CH4(g)+CH2=C=O(g)反應中，生成的CH4是(a-b)mol，CH2=C=O等于(a-b)mol，剩下的CH3COCH3的物質的量為(1-a-b)mol，則反應CH3COCH3(g)CH4(g)+CH2=C=O(g)的平衡常數(shù)為 mol·L-1，故答案為：c；；

（4）①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=206.2kJ·mol-1；②CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H=165.0kJ·mo1-1；根據(jù)蓋斯定律②-①可的：CO(g)+H2O(g)=CO2+H2(g) △H=-41.2 kJ·mol-1；830℃時，，所以正反應速率大于逆反應速率，故答案為：CO(g)+H2O(g)=CO2+H2(g) △H=-41.2 kJ·mol-1；＞。