2019茂名一模理综化学28题几个疑问

原题:

甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法,制备过程涉及的主要反应如下:

反应I:CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)     △H1=+85.2kJ·mol1

反应II:CH3OH(g)+1/2O2(1)HCHO(g)+H2O(g)   △H2

反应III:H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)        △H3=-241.8kJ·mol1

副反应:

反应IV:CH3OH(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)   △H4=-393.0kJ·mol1

(1)计算反应Ⅱ的反应热△H2=____________________________________________。

(2)750K下,在恒容密闭容器中,发生反应CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),若起始压强为P0,达到平衡转化率为α,则平衡时的总压强P=___________(用含P0和α的式子表示);当P0=101kPa,测得α=50.0%,计算反应平衡常数Kp=___________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,忽略其它反应)。

(3)Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂,有研究指出,催化反应的部分机理如下:

历程i:CH3OH→H+·CH2OH

历程ⅱ:·CH2OH→·H+HCHO

历程ⅲ:·CH2OH→3·H+CO

历程iv:·H+·H→H2

下图表示一定条件下温度对碳酸钠催化脱氢性能的影响,回答下列问题:

①从平衡角度解析550℃-650℃甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因___________;

②反应历程i的活化能___________(填“>、“<”或“=”)CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)活化能。

③650℃~750℃,反应历程ii的速率___________(填“>”、“<”或“=”)反应历程ⅲ的速率。

(4)吹脱是处理甲醛废水的一种工艺,吹脱速率可用方程v=0.0423c(mg·L1·h1)表示(其中c为甲醛浓度),下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据。

浓度(mg/L) 10000 8000 4000 2000 1000
吹脱时间(h) 0 7 23 39 55

则当甲醛浓度为2000mg/L时,其吹脱速率v=___________ mg·L-1·h-1,分析上表数据,起始浓度为10000mg/L,当甲醛浓度降为5000mg/L,吹脱时间为___________h。

本题难理解的地方,阿柯觉得是(3) ② 、 ③ 和(4) 中的最后一空。请看这三问的解析:

②由盖斯定律,历程i+历程ⅱ+历程iv得CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),前两者吸收能量,历程iv放出能量,总反应CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)是吸热反应,故历程i的活化能小于总反应的活化能。阿柯看了解析,还是不明白,苦闷!

③由图可知650℃~750℃,甲醇的转化率变大,但甲醛的选择性变小,反应历程ii的速率小于反应历程ⅲ的速率。阿柯觉得, 甲醛的选择性是不是指历程ii?然后甲醛选择性变小,意味着生成甲醛变少,则生成CO变多,即历程ⅲ(生成CO)速率大于历程ii。这样理解对否?

(4) 中的最后一空给出的解析要用表中的数据作图,然后根据几个点的连线来估算时间约为16小时。阿柯觉得,这种神一般的问题,几乎几年都有,也几乎只能命题人才真正的知道答案。

高三的同事分析表中的数据,用一个类似“半衰期”的解法,貌似能合理解释这个答案:8000-4000,减少一半,用时16小时,4000-2000也是减少一半,用时16小时,2000-1000也是减少16小时。这就好比半衰期=16小时,那么10000-5000刚好就是减少一半,所以用时也应该是16小时。虽然不确定这个分析是否完全正确,但总比给出的作图解法来得实际些。

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