化学
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：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O （ l ）△H=-890.3kJ•mol-1C2H4（g）+3O2（g）═2CO2（g）+2H2O （ l ）△H=-

2019-11-27

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．
作业帮
（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：
CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O （ l ）△H=-890.3kJ•mol-1
C2H4（g）+3O2（g）═2CO2（g）+2H2O （ l ）△H=-1 306.4kJ•mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O （ l ）△H=-571.6  kJ•mol-1
则2CH4（g）═C2H4（g）+2H2（g） 的△H=___．
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1mol H2O（g）充入容积为0.5L的密闭容器中，发生如下反应：
CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）△H=+206.4kJ•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）△H=-90.1kJ•mol-1
2CO（g）+4H2（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-204.7kJ•mol-1．
仅根据如图，选择该条件下制取甲醇的最佳温度为___．
优质解答
Ⅰ（1）苯的二氯代物有邻、间、对三种，故答案为：3；
（2）乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，乙烯与溴发生加成反应生成1，2-二溴乙烷，反应方程式为CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br，
故答案为：CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br；
（3）根据①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O （ l ）△H=-890.3kJ•mol-1
②C2H4（g）+3O2（g）═2CO2（g）+2H2O （ l ）△H=-1 306.4kJ•mol-1
③2H2（g）+O2（g）═2H2O （ l ）△H=-571.6  kJ•mol-1
则2CH4（g）═C2H4（g）+2H2（g）可看作是①×2-②-③得到的，所以根据盖斯定律，反应的△H=-890.3kJ•mol-1×2+1 306.4kJ•mol-1+571.6  kJ•mol-1
=+97.4 kJ•mol-1，
故答案为：+97.4 kJ•mol-1；
Ⅱ（4）①设甲烷转化的浓度为xmol/L　
          　　CH4（g）+H2O（g）作业帮⇌CO（g）+3H2（g）
起始（mol/L）   2        2　　              0       0
转化（mol/L）   x        x                  x       3x
平衡（mol/L）  2-x       2-x                x       3x
根据K=
x×(3x)3
(2-x)(2-x)
=27，解得x=1，所以CH4的平衡转化率=
1
2
×100%=50%，
故答案为：50%；
②该反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，所以平衡常数增大，故答案为：增大；
（5）由于制甲醇的反应为放热反应，温度升高，一氧化碳的转化率下降，且根据图象可知温度升高，甲醚的产率也增大，在260℃时甲醚的产率最低，所以该条件下制取甲醇的最佳温度为260℃，故答案为：260℃． Ⅰ（1）苯的二氯代物有邻、间、对三种，故答案为：3；
（2）乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，乙烯与溴发生加成反应生成1，2-二溴乙烷，反应方程式为CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br，
故答案为：CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br；
（3）根据①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O （ l ）△H=-890.3kJ•mol-1
②C2H4（g）+3O2（g）═2CO2（g）+2H2O （ l ）△H=-1 306.4kJ•mol-1
③2H2（g）+O2（g）═2H2O （ l ）△H=-571.6  kJ•mol-1
则2CH4（g）═C2H4（g）+2H2（g）可看作是①×2-②-③得到的，所以根据盖斯定律，反应的△H=-890.3kJ•mol-1×2+1 306.4kJ•mol-1+571.6  kJ•mol-1
=+97.4 kJ•mol-1，
故答案为：+97.4 kJ•mol-1；
Ⅱ（4）①设甲烷转化的浓度为xmol/L　
          　　CH4（g）+H2O（g）作业帮⇌CO（g）+3H2（g）
起始（mol/L）   2        2　　              0       0
转化（mol/L）   x        x                  x       3x
平衡（mol/L）  2-x       2-x                x       3x
根据K=
x×(3x)3
(2-x)(2-x)
=27，解得x=1，所以CH4的平衡转化率=
1
2
×100%=50%，
故答案为：50%；
②该反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，所以平衡常数增大，故答案为：增大；
（5）由于制甲醇的反应为放热反应，温度升高，一氧化碳的转化率下降，且根据图象可知温度升高，甲醚的产率也增大，在260℃时甲醚的产率最低，所以该条件下制取甲醇的最佳温度为260℃，故答案为：260℃．
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