Question

【題目】丙烷脫氫是工業(yè)生產(chǎn)丙烯的重要途徑，其熱化學(xué)方程式為 ，請(qǐng)回答下列相關(guān)問題。

下表為部分鍵能數(shù)據(jù)，據(jù)此可算出___________。

化學(xué)鍵
鍵能	332	611	414	436

一定溫度下，向的密閉容器中充入發(fā)生脫氫反應(yīng)，經(jīng)過達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)是開始的倍。

內(nèi)氫氣的生成速率_______，的平衡轉(zhuǎn)化率為_______。

下列情況能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________填標(biāo)號(hào)。

A.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變 與的物質(zhì)的量之比保持不變

C.混合氣體的密度保持不變 的分解速率與的消耗速率相等

脫氫反應(yīng)分別在壓強(qiáng)為和時(shí)發(fā)生，丙烷及丙烯的平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化如圖所示：

壓強(qiáng)：_________填“”或“”。

為了同時(shí)提高反應(yīng)速率和反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是___________。

若，起始時(shí)充入丙烷發(fā)生反應(yīng)，則Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)_______用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

實(shí)際生產(chǎn)中常在恒溫、恒壓的密閉容器中充入丙烷和氬氣發(fā)生脫氧反應(yīng)，充入氬氣的原因是______________。

Answer 1

【答案】 升高溫度 提高丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率

【解析】

(1)反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；

(2)①平衡壓強(qiáng)是起始的1.4倍，因此平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為2.8mol。增加了0.8mol；

求得v(H2)=，也得到丙烷平衡轉(zhuǎn)化率；

②結(jié)合平衡狀態(tài)的特征分析判斷；

(3)①其它條件一定，加壓平衡逆向移動(dòng)，丙烷的平衡百分含量增大；

②升溫提高反應(yīng)速率和反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率；

③Q點(diǎn)丙烯和氯氣的物質(zhì)的量之比為1:1，因此物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為25%，丙烷、丙烯、氯氣的平衡分壓依次為0.05 MPa、0.25MPa、0.025MPa，求得平衡常數(shù)Kp；

④在恒溫、恒壓的密閉容器中，增大氬氣的量，體積增大，相當(dāng)于減壓，從而使得平衡正向移動(dòng)，提高了丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率越大。

反應(yīng)熱反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能；

平衡壓強(qiáng)是起始的倍，因此平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為，增加了；

因此，丙烷平衡轉(zhuǎn)化率；

氣體平均分子量不變說明氣體總物質(zhì)的量不變，可以證明體系達(dá)平衡狀態(tài)，故A正確；

B.起始只充入了丙烷，與的物質(zhì)的量之比始終為1：1，不能證明體系達(dá)平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；

C.純氣體體系且恒容，氣體密度始終保持不變，不能證明體系是否達(dá)平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；

D.的分解速率等于的生成速率，也就是的消耗速率與生成速率相等，可以證明體系達(dá)平衡狀態(tài)，故D正確；

故答案為：AD；

其它條件一定，加壓平衡逆向移動(dòng)，丙烷的平衡百分含量增大，因此；

根據(jù)計(jì)算結(jié)果或者圖像均可知正反應(yīng)吸熱，升溫能同時(shí)提高反應(yīng)速率和反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率；

設(shè)丙烷物質(zhì)的量為1mol，消耗物質(zhì)的量為x，圖象中可知丙烷在Q點(diǎn)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為；

，，則Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp；

該反應(yīng)的氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，隨著氬氣比例的增加，降低了反應(yīng)體系各氣體的分壓，相當(dāng)于減壓，減小壓強(qiáng)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)，從而提高丙烷脫氫轉(zhuǎn)化率。