Question

【題目】乙炔是重要的化工原料，廣泛用于有機合成和氧炔焊等。生產乙炔的方法有多種，如電石法、甲烷裂解法等。

（1）在Co(NO3)2催化下，乙炔可被50％的濃硝酸(硝酸被還原為NO2)在20~70℃時直接氧化為H2C2O4·2H2O。

①該反應的化學方程式為____________________________________________________；

②實際生產中硝酸可循環利用而不被消耗，用方程式說明：__________________。

（2）電石法原理為：由石油焦與生石灰在電爐中生成電石CaC2(含Ca3P2、CaS等雜質)，電石與水反應生成C2H2(含PH3及H2S等雜質)。

①已知焦炭固體與氧化鈣固體每生成l g CaC2固體，同時生成CO氣體吸收7.25kJ的熱量，則該反應的熱化學方程式為______________________________________________；

②用CuSO4溶液凈化乙炔氣體，去除PH3的反應之一為：

4CuSO4+PH3+4H2O==4Cu↓+H3PO4+4H2SO4，每去除1 mol PH3，該反應中轉移電子的物質的量為__________；

③電石法工藝流程簡單、容易操作、乙炔純度高，缺點是___________________(舉1例)。

（3）甲烷裂解法原理為：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) △H，實驗測得該反應的Kp(用平衡分壓代替濃度計算的平衡常數，分壓=總壓×物質的量分數)與溫度的關系如下圖所示：

①該反應的△H________0(填“>”、“=”或“<”)；

②圖中G點v(正)______v(逆)(填“>”、“=”或“<”)；

③M點時，若容器中氣體的總物質的量為1 mol，CH4、C2H2及H2的物質的量分別為a、b、c，則總壓P與a、b、c之間的關系為___________________。

Answer 1

【答案】C2H2＋8HNO3=H2C2O4·2H2O＋8NO2↑＋2H2O 3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,2NO＋O2=2NO2 CaO(s)＋3C(s)=CaC2(s)＋CO(g) △H=＋464kJ·mol－1 8mol 消耗大量的電能或污染嚴重 > >

【解析】

本題主要考查乙炔的工業制法。

（1）①該反應的化學方程式為C2H2＋8HNO3H2C2O4·2H2O＋8NO2↑＋2H2O；

②實際生產中硝酸可循環利用而不被消耗，用方程式說明：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，2NO＋O2=2NO2。

（2）①每生成64g CaC2固體吸收464kJ熱量，則該反應的熱化學方程式為CaO(s)＋3C(s)=CaC2(s)＋CO(g) △H=＋464kJ·mol－1；

②4CuSO4+PH3+4H2O==4Cu↓+H3PO4+4H2SO4，PH3～8e-，每去除1 mol PH3，該反應中轉移電子的物質的量為8mol；

③電石法工藝流程簡單、容易操作、乙炔純度高，缺點是消耗大量的電能或污染嚴重。

（3）①該反應的Kp隨著溫度升高而增大，可見升溫平衡右移，該反應的△H>0；

②圖中G點在一定溫度下達到平衡的過程中，濃度商增大，所以v(正) >v(逆)；

③M點時，若容器中氣體的總物質的量為1 mol，CH4、C2H2及H2的物質的量分別為a、b、c，CH4、C2H2及H2的分壓分別為aP、bP、cP，則Kp==1，所以總壓P與a、b、c之間的關系為。