Question

(11分)天然气是一种重要的化工原料。

I．2014年5月，我国科学家成功实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、苯、氢气等高值化学品。

（1）苯的二氯代物的同分异构体有           种。

（2）乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，反应的化学方程式为                       。

（3）已知甲烷、乙烯、氢气燃烧的热化学方程式分别如下：

①CH₄(g) +2O₂(g) === CO₂(g) +2H₂O ( l )       ΔH= - 890.3 kJ·mol^-1

②C₂H₄(g)+3O₂(g) === 2CO₂(g) +2H₂O ( l )      ΔH= - 1 306.4 kJ·mol^-1

③2H₂ (g)+O₂ (g) === 2H₂O ( l )          ΔH= - 571.6  kJ·mol^-1

则2CH₄(g) ===C₂H₄(g) +2H₂ (g) 的 ΔH =                     。

Ⅱ．甲烷的传统转化利用，第一步制取合成气(CO、H₂)，第二步用合成气制取甲醇(CH₃OH)、二甲醚(CH₃OCH₃)等。

（4）某温度下，将1mol CH₄和1 mol H₂O(g)充入容积为0.5 L的密闭容器中，发生如下反应：

CH₄(g) +H₂O(g) CO(g) +3H₂ (g)   ΔH= +206.4 kJ·mol^-1

当反应达到平衡时，测得其平衡常数K=27。

①CH₄的平衡转化率 =          。

②如果其它条件不变，升高温度，CH₄的平衡常数            (填“增大”、“减小”或“不变”)。

（5）在一定条件下，合成气发生如下两个主要反应：

CO(g)+2H₂(g)=== CH₃OH(g)     ΔH= -90.1kJ·mol^-1

2CO(g)+4H₂(g)=== CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)    ΔH= -204.7kJ·mol^-1。

仅根据下图，选择该条件下制取甲醇的最佳温度为           。

Answer

（1）3（2分）；（2）CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br（2分）；（3）+97.4KJ/mol（2分）；

（4）①50％（2分）；②增大；（5）260℃（2分）。

【解析】

试题分析：（1） 苯的二氯代物的同分异构体有邻位、间位、对位三种不同的位置；（2）乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，发生加成反应，产生1，2-二氯乙烷，反应的化学方程式为CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br；（3）①×2-②-③，整理可得：2CH4(g) =C2H4(g) +2H2 (g) 的 ΔH =+97.4KJ/mol；（4） ①在反应开始时，各种物质的浓度是：c(CH4)= c(H2O)=2mol/L；c(CO)=c(H2 )=0，假设在反应过程中，Δc(CH4) =x，则平衡时各种物质的浓度分别是：c(CH4)= c(H2O)=(2-x)mol/L，c(CO)=xmol/L；c(H2 )=3xmol/L，则根据平衡常数的定义可得：，解得x=1mol/L，所以CH4的平衡转化率=(1mol/L÷2mol/L)×100%=50％；②由于该反应的正反应是吸热反应，所以如果其它条件不变，升高温度，平衡向吸热的正反应方向移动，所以CH4的平衡常数增大；（5）根据图示可知在低温时CO的转化率较高，而且温度越高，CH3OCH3的产率逐渐升高，这对于甲醇的生产不利，因此应该控制反应温度在260℃。

考点：考查物质的反应类型、同分异构体的种类的判断、反应条件的控制、热化学方程式和化学反应方程式的书写、物质的转化率的计算温度对化学平衡移动的影响的知识。