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第 4 题

将5.0 dm3^3容器在300 K和101.325 kPa下充满乙烷并密封加热。实测压强:300 K下101.3 kPa(理论值 p′=101.3p'=101.3 kPa);500 K下169.8 kPa(p′=168.7p'=168.7 kPa);800 K下276.1 kPa(p′=269.9p'=269.9 kPa);1000 K下500.7 kPa(p′=337.4p'=337.4 kPa)。(a) 说明高温下实测压强高于理论值的原因并写出反应方程式。(b) 计算800 K和1000 K下乙烷的分解率 α\alpha 和平衡常数 KpK_p。(c) 利用范特霍夫方程计算800–1000 K间的平均反应焓 ΔH∘\Delta H^\circ。(R=8.314R = 8.314 J mol−1^{-1} K−1^{-1})
第 1/4 步:热解与转化率
CX2HX6⇌CX2HX4+HX2;p=p′(1+α)⇒α=p−p′p′\ce{C2H6 <=> C2H4 + H2};\quad p = p'(1 + \alpha) \Rightarrow \alpha = \dfrac{p - p'}{p'}
分析

乙烷在高温下脱氢生成乙烯和氢气:1 mol反应生成 (1−α)+α+α=1+α(1 - \alpha) + \alpha + \alpha = 1 + \alpha mol气体。对比实测压强 pp 与未反应理论压强 p′p' 直接给出 α=(p−p′)/p′\alpha = (p - p')/p'。