Question

【題目】丙烯(C2H6)是石油化工行業(yè)重要的有機(jī)原料之一，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、二氯丙烷、異丙醇等產(chǎn)品。

(1)丙烷脫氫制備丙烯。由圖可得C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) H=____________kJ/mol

①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________。

②目前在丙烷脫氫制丙烯時(shí)常通入適量的O2，讓其同時(shí)發(fā)生下列反應(yīng)：2C3H8(g) +O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) H=-235kJ/mol，通入O2的目的是_______。

(2)以C4H8和C2H4為原料發(fā)生烯烴歧化反應(yīng)C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g) H>0

①某溫度下，上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v正=K正c(C4H8)c(C2H4)、逆反應(yīng)速率為v逆=K逆c2(C3H6)，其中K正、K逆為速率常數(shù)，該反應(yīng)使用WO3/SiO2為催化劑，下列說(shuō)法中正確的是_____________

A.催化劑參與了歧化反應(yīng)，但不改變反應(yīng)歷程

B.催化劑使K正和K逆增大相同的倍數(shù)

C.催化劑降低了烯烴歧化反應(yīng)的活化能，增大了活化分子百分?jǐn)?shù)

D.速率常數(shù)的大小與反應(yīng)程度無(wú)關(guān)系

②已知t1min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得此時(shí)容器中n(C4H8)=amol，n(C2H4)=2amol，n(C3H6)=bmol，且平衡時(shí)C3H6的體積分?jǐn)?shù)為25%。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)___________25%(填“>”、“<”、“=”)。

(3)工業(yè)上可用丙烯加成法制備1,2-二氯丙烷(CH2ClCHClCH3)，主要副產(chǎn)物為3-氯丙烯(CH2=CHCH2Cl)，反應(yīng)原理為：

Ⅰ. CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2ClCHClCH3(g)

II. CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)

一定溫度下，向恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)。在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如表所示。

時(shí)間/min	0	60	120	180	240	300	360
壓強(qiáng)/kPa	80	74.2	69.2	65.2	61.6	57.6	57.6

①用單位時(shí)間內(nèi)氣體分壓的變化來(lái)表示反應(yīng)速率，即，則前120min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(CH2ClCHClCH3)=____________kPamin-1。

②該溫度下，若平衡時(shí)HCl的體積分?jǐn)?shù)為12.5%，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=__________kPa-1(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，保留小數(shù)點(diǎn)后2位)。

Answer 1

【答案】+124.2 升高溫度 丙烷直接裂解是吸熱反應(yīng)，通入足量O2可提供裂解所需的能量，并保持熱平衡 BCD > 0.09 0.21

【解析】

I．(1)結(jié)合圖像及蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；

①反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率增大和平衡正向移動(dòng)；

②通入足量O2可與裂解產(chǎn)生的氫氣反應(yīng)，提供裂解所需的能量，并保持熱平衡；

(2)①A.催化劑參與了歧化反應(yīng)，生成了中間產(chǎn)物，即改變反應(yīng)歷程；

B.催化劑導(dǎo)致反應(yīng)速率增大，但化學(xué)平衡常數(shù)不變，則使K正和K逆增大相同的倍數(shù)；

C.催化劑導(dǎo)致反應(yīng)速率增大，則降低了烯烴歧化反應(yīng)的活化能，增大了活化分子百分?jǐn)?shù)；

D.根據(jù)公式，速率常數(shù)的大小與反應(yīng)的始態(tài)或終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)程度無(wú)關(guān)系；

②Qc與K的關(guān)系判斷；

II.利用三段式及反應(yīng)速率的公式進(jìn)行計(jì)算。

(1)根據(jù)左圖，可得①C3H8(g)C2H2(g)+H2(g)+CH4(g) H=+156.6kJ/mol，右圖可得，②C3H6(g) C2H2(g)+CH4(g) H=+32.4kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，①-②可得C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)，則H=+124.2kJ/mol；

①該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，可同時(shí)提高反應(yīng)速率和反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率；

②丙烷直接裂解是吸熱反應(yīng)，通入足量O2可與裂解產(chǎn)生的氫氣反應(yīng)，提供裂解所需的能量，并保持熱平衡；

(2)①A.催化劑參與了歧化反應(yīng)，生成了中間產(chǎn)物，即改變反應(yīng)歷程，說(shuō)法錯(cuò)誤，A錯(cuò)誤；

B.催化劑導(dǎo)致反應(yīng)速率增大，但化學(xué)平衡常數(shù)不變，則使K正和K逆增大相同的倍數(shù)，說(shuō)法正確，B正確；

C.催化劑導(dǎo)致反應(yīng)速率增大，且不影響反應(yīng)的焓變，則降低了烯烴歧化反應(yīng)的活化能，增大了活化分子百分?jǐn)?shù)，說(shuō)法正確，C正確；

D.根據(jù)公式，速率常數(shù)的大小與反應(yīng)的始態(tài)或終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)程度無(wú)關(guān)系，說(shuō)法正確，D正確；

答案為BCD；

②已知平衡時(shí)，n(C4H8)=amol，n(C2H4)=2amol，n(C3H6)=bmol，且平衡時(shí)C3H6的體積分?jǐn)?shù)為25%，=25%，則b=amol，K=0.5；再往容器內(nèi)通入等物質(zhì)的量的C4H8和C2H4，化學(xué)平衡常數(shù)不變，則Qc=(x>0)，(1+x)(2+x)>2，Qc<K，則平衡正向移動(dòng)，再次達(dá)到平衡時(shí)C3H6的體積分?jǐn)?shù)大于25%；

II.①前120min內(nèi)壓強(qiáng)減小即P=80-69.2=10.8kPa，則v(CH2ClCHClCH3)==0.09kPamin-1。

②

根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，300min達(dá)到平衡，則=，x=0.56n；平衡時(shí)HCl的體積分?jǐn)?shù)為12.5%，即=12.5%，則y=0.18n，Kp==0.21kPamin-1。