Question

【題目】工業(yè)上制備丙烯的方法有多種，具體如下（本題丙烯用C3H6表示）：

(1)丙烷(C3H8)脫氫制備丙烯(C3H6)

由如圖可得，C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)，△H=__kJ/.mol

(2)以丁烯(C4H8)和乙烯(C2H4)為原料反應(yīng)生成丙烯(C3H6)的方法被稱為“烯歧化法”，反應(yīng)為：C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g) △H＞0。一定溫度下，在一體積恒為VL的密閉容器中充入一定量的C4H8和C2H4，發(fā)生烯烴歧化反應(yīng)。

I.該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是__。

A.反應(yīng)速率滿足：2v生成(C4H8)=v生成(C3H6)

B.C4H8、C2H4、C3H6的物質(zhì)的量之比為1：1：2

C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

D.C4H8、C2H4、C3H6的濃度均不再變化

Ⅱ.已知t1min時達(dá)到平衡狀態(tài)，測得此時容器中n(C4H8)=mmol，n(C2H4)=2mmol，n(C3H6)=nmol，且平衡時C3H6的體積分?jǐn)?shù)為。

①該時間段內(nèi)的反應(yīng)速率v(C4H8)=__mol/(L·min)。（用只含m、V、t1的式子表示）。

②此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__。

③t1min時再往容器內(nèi)通入等物質(zhì)的量的C4H8和C2H4，在新平衡中C3H6的體積分?jǐn)?shù)__(填“＞”“＜”“=”)。

(3)“丁烯裂解法”是另一種生產(chǎn)丙烯的方法，但生產(chǎn)過程中伴有生成乙烯的副反應(yīng)發(fā)生，具體反應(yīng)如下：主反應(yīng)：3C4H84C3H6；副反應(yīng)：C4H82C2H4

①從產(chǎn)物的純度考慮，丙烯和乙烯的質(zhì)量比越高越好。則從下表的趨勢來看，下列反應(yīng)條件最適宜的是_（填字母序號）。

A.300℃0.1MPa B.700℃0.1MPa C.300℃0.5MPa D.700℃0.5MPa

②圖中，平衡體系中丙烯的百分含量隨壓強(qiáng)增大呈上升趨勢，從平衡角度解釋其可能的原因是__。

Answer 1

【答案】+124.2 ad 0.5 ＞ c 壓強(qiáng)增大，生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移動，丁烯濃度增大，導(dǎo)致主反應(yīng)的平衡正向移動，丙烯含量增大

【解析】

(1)從圖中可以提取如下兩個熱化學(xué)方程式：

C3H8(g)CH4(g)+C2H2(g)+H2(g) △H=+156.6kJ/.mol ①

C3H6(g)CH4(g)+C2H2(g) △H=+32.4kJ/.mol ②

利用蓋斯定律，將①-②得：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)，△H=+124.2kJ/.mol。答案為：+124.2；

(2)I.A. 2v生成(C4H8)=v生成(C3H6)，表示反應(yīng)進(jìn)行的方向相反，且速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，達(dá)到平衡狀態(tài)；

B.雖然C4H8、C2H4、C3H6的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，但不一定達(dá)平衡狀態(tài)；

C.混合氣體的總質(zhì)量不變，物質(zhì)的量不變，平均相對分子質(zhì)量始終不變，反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài)；

D.C4H8、C2H4、C3H6的濃度均不再變化，則表明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)；

綜合以上分析，AD符合題意。答案為：AD；

Ⅱ.①該時間段內(nèi)，n(C3H6)=nmol，則消耗n(C4H8)=0.5nmol，依題意，m=n，反應(yīng)速率v(C4H8)== mol/(L·min)。答案為：；

②=0.5。答案為：0.5；

③設(shè)原平衡時，n(C4H8)=1mol，n(C2H4)=2mol，n(C3H6)=1mol，后加入的n(C4H8)=1mol，n(C2H4)=1mol，設(shè)參加反應(yīng)的C4H8的物質(zhì)的量為x，建立三段式：

K=，x=0.27mol，新平衡中C3H6的體積分?jǐn)?shù)為=0.26＞。答案為：＞；

(3)①從產(chǎn)物的純度考慮，丙烯和乙烯的質(zhì)量比越高越好。從壓強(qiáng)與百分含量圖看，溫度在300～400℃之間比較好，從溫度與百分含量圖看，壓強(qiáng)在0.3～0.5之間比較好，再結(jié)合選項，可確定最適宜的條件是選項C。答案為：C；

②圖中，平衡體系中丙烯的百分含量隨壓強(qiáng)增大呈上升趨勢，從主反應(yīng)3C4H84C3H6看，壓強(qiáng)增大，丙烯的百分含量減小，無法解釋丙烯百分含量增大的事實(shí)；但從副反應(yīng)C4H82C2H4看，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動，丙烯的濃度增大，再考慮對主反應(yīng)的影響，就容易解釋丙烯的分含量隨壓強(qiáng)增大呈上升趨勢的原因。從而得出從平衡角度解釋其可能的原因是壓強(qiáng)增大，生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移動，丁烯濃度增大，導(dǎo)致主反應(yīng)的平衡正向移動，丙烯含量增大。答案為：壓強(qiáng)增大，生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移動，丁烯濃度增大，導(dǎo)致主反應(yīng)的平衡正向移動，丙烯含量增大。