Question

丙烷、乙烯等有机物在工业上有广泛的应用。回答下列问题：

(1)丙烷中混有乙烯杂质，实验室用如图装置除杂，得到纯净的丙烷。若试剂a为酸性高锰酸钾溶液，则试剂b、c的名称分别为______、_______。

(2)如图为各组物质的能量总和及相互间转化的能量关系。丙烷气体分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式为_________。

(3)在两个容积均为1 L的恒容密闭容器中以不同的氢碳比[n(H₂)/n(CO₂)]充入2 mol H₂和一定量的CO₂，在一定条件下发生反应2CO₂(g) +6H₂(g)C₂ H₄(g) +4H₂O(g)  △H。CO₂的平衡转化率α(CO₂)与温度的关系如图所示：

①该反应的∆H___________(填“>”“<"或“=")0，判断的理由是__________。

②在氢碳比为2.0时，Q点v(逆)_______P点v(逆)(填“>”“<"或“=”)。

③氢碳比：x_____2. 0(填“>”“<”或“=”)。

④Q点对应温度下，该反应平衡常数K=_______L³· mol^-3。

Answer

饱和氢氧化钠溶液 浓硫酸 C3H8(g)═3C(石墨，s)+4H2(g) △H=△H1−△H2−△H3 < 温度升高CO2的平衡转化率减小，平衡逆向移动，故逆反应是吸热反应，正反应为放热反应 < > 64

【解析】

（1）根据乙烯的性质及氧化产物分析解答；（2）根据盖斯定律及图示能量变化分析解答；（3）根据平衡移动原理及平衡常数表达式进行相关计算。

（1）乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳气体，所以试剂b为饱和氢氧化钠溶液，目的是除去二氧化碳气体，试剂c为浓硫酸，目的是除去水分，故答案为：饱和氢氧化钠溶液；浓硫酸；

（2）根据能量变化示意图结合盖斯定律可知，丙烷气体(C3H8)分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式为：C3H8(g)═3C(石墨，s)+4H2(g) △H=△H1−△H2−△H3，故答案为：C3H8(g)═3C(石墨，s)+4H2(g) △H=△H1−△H2−△H3；

（3）①由图可知，随温度升高CO2的平衡转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，升高温度平衡向吸热反应移动，则正反应为放热反应，故△H<0，故答案为：<；温度升高CO2的平衡转化率减小，平衡逆向移动，故逆反应是吸热反应，正反应为放热反应；

②在氢碳比为2.0时，P点达平衡，Q点未达平衡，此时二氧化碳的转化率比平衡时小，说明此时要继续转化更多的二氧化碳，反应物浓度在减小，生成物浓度在增大，正反应速率在减小，逆反应速率在增大，所以此时逆反应速率比平衡时逆反应速率小，故答案为：<；

③由图象可知x的碳氢比不等于2，在相同条件下反应达平衡时，二氧化碳的转化率增大了，说明是增大了氢气的量，提高二化碳的转化率，即氢碳比越大，二氧化碳转化率越大，故答案为：>；

④Q点和P点相同温度下K相同，P点平衡时二氧化碳转化率为0.5，氢碳比n(H2)/n(CO2)=2，设起始时氢气为2mol/L、二氧化碳为1mol/L，则二氧化碳浓度变化量为0.5mol/L，则：

代入平衡常数表达式，故答案为：64。