Question

【題目】乙醛(CH3CHO)是有機合成中的二碳試劑，是合成乙酸、乙醇、乙酸乙酯、農藥DDT等的原料。回答下列問題:

(1)Andrea Dasic 等提出在金屬催化劑M作用下以N2O為氧化劑可以氧化乙烯生成乙醛。催化體系氧化還原循環如圖所示。(物質與氧原子的結合力用OA表示)

氧原子與N生成NO的結合力OA(N)= 167.4kJ·mol-1,氧原子與乙烯生成乙醛的結合力OA(C2 H4)=473 kJmol-1,則可用作該反應催化劑的金屬M與氧原子的結合力OA(M)的值應滿足:_______,使用催化劑會使該反應的活化能____(填“增大”或“減小”)。

(2)已知CO(g)、CH4(g)、CH3CHO(l)的燃燒熱分別為283.0 kJmol-1、890.31 kJ· mol-1、1167.9 kJmol-1,則乙醛的分解反應CH3CHO(l) CH4(g)+CO(g)的 H =________。

(3)已知:在含有少量I2的溶液中,反應CH3CHO(aq) CH4 (g)+CO(g)分兩步進行:

第I步反應為CH3CHO(aq) +I2(aq)→CH3I(l) + HI(aq) +CO(g)(慢反應),第II步為快反應。

①請寫出第II步反應的化學方程式:__________。

②增大I2的濃度______(填“能"或“不能")明顯增大總反應的平均速率,理由為_________。

(4)乙醛可以與飽和的NaHSO3溶液發生反應生成水溶性的-羥基磺酸鈉:CH3CHO+ NaHSO3CH3CH(OH)SO3Na(-羥基磺酸為易溶于水的強酸)。反應達到平衡后,若其他條件不變,向反應體系中加入足量鹽酸，平衡將___ (填“ 正向”“逆向”或“不")移動。

(5)在100~120 °C、PdCl2 – CuCl2催化劑存在下,乙烯可以與O2反應生成乙醛: 2CH2=CH2(g) +O2(g) 2CH3CHO(g)。 T°C時，向2 L的恒容密閉容器中通入3 mol CH2=CH2(g)和3 mol O2(g),發生上述反應,反應剛好達到平衡狀態后體系壓強變為初始壓強的5/6，則CH2=CH2(g)的平衡轉化率為____ (結果保留3位有效數字),T °C時該反應的平衡常數K為________。

Answer 1

【答案】167.4kJ·mol-1＜OA(M) ＜473 kJmol-1 減小 +5.41 kJ·mol1 CH3I(l) + HI(aq) → CH4(g) + I2(aq) 能 總反應的平均速率由慢反應決定，I2是慢反應的反應物，增大的I2的濃度，慢反應速率增大，總反應的平均速率增大 逆向 66.7% 4

【解析】

⑴由催化劑的作用機理結合圖示信息知，當氧原子與催化劑的結合力處于中間值時，此反應可發生，催化劑會降低反應的活化能。

⑵分別寫出燃燒熱的熱反應方程式，再用第3個的熱反應方程式減去第1個和第2個的熱反應方程式。

⑶①根據第I步反應和催化劑的反應原理，總反應減去第I步反應得到第II步反應的化學方程式；②總反應速率由慢反應速率決定，I2是慢反應的反應物，因此增大I2的濃度能明顯增大總反應的平均速率。

⑷向反應體系中加入足量鹽酸，鹽酸可以與NaHSO3反應，使反應物NaHSO3的濃度減小，平衡逆向移動。

⑸建立三段式，根據壓強之比等于物質的量之比進行計算，再算轉化率和平衡常數。

⑴氧原子與N生成NO的結合力OA(N) = 167.4 kJ·mol1，氧原子與乙烯生成乙醛的結合力OA(C2H4)=473 kJ·mol1，由催化劑的作用機理結合圖示信息知，當氧原子與催化劑的結合力處于中間值時，此反應可發生，因此可用作該反應催化劑的金屬M與氧原子的結合力OA(M)的值應滿足167.4kJ·mol-1＜OA(M) ＜473 kJmol-1，催化劑會降低反應的活化能；故答案為：167.4 kJ·mol1＜OA(M) ＜473 kJ·mol1；減小。

⑵已知CO(g)、CH4(g)、CH3CHO(l)的燃燒熱分別為283.0 kJ·mol1、890.31 kJ·mol1、1 167.9 kJ·mol1，分別寫出燃燒熱的熱反應方程式，再用第3個的熱反應方程式減去第1個和第2個的熱反應方程式，則乙醛的分解反應CH3CHO(l) CH4(g)+CO(g)的 H =1167.9 kJ·mol1 (283.0 kJ·mol1) (890.31 kJ·mol1) = +5.41 kJ·mol1；故答案為：+5.41 kJ·mol1。

⑶①根據第I步反應和催化劑的反應原理，總反應減去第I步反應得到第II步反應的化學方程式CH3I(l) + HI(aq) → CH4(g) + I2(aq)；故答案為：CH3I(l) + HI(aq) → CH4(g) + I2(aq)。

②總反應速率由慢反應速率決定，I2是慢反應的反應物，因此增大I2的濃度能明顯增大總反應的平均速率；故答案為：能；總反應的平均速率由慢反應決定，I2是慢反應的反應物，增大的I2的濃度，慢反應速率增大，總反應的平均速率增大。

⑷反應達到平衡后，若其他條件不變，向反應體系中加入足量鹽酸，鹽酸可以與NaHSO3反應，使反應物NaHSO3的濃度減小，平衡逆向移動；故答案為：逆向。

⑸

，解得x = 1mol，則CH2=CH2的平衡轉化率為，T °C時該反應的平衡常數；故答案為：66.7%；4。