4.丙烷制備丙烯已成為制備丙烯的重要方法之一.
方法 I:丙烷脫氫制丙烯:
①C
3H
8(g)$?_{△}^{催化劑}$ C
3H
6(g)+H
2(g)△H
1方法 II:丙烷氧化脫氫制丙烯:(投料為C
3H
8和CO
2)
②C
3H
8(g)+CO
2(g) $?_{△}^{催化劑}$ C
3H
6(g)+CO(g)+H
2O(g)△H
2=165kJ•mol
-1③CO
2(g)+H
2(g) $?_{△}^{催化劑}$ CO(g)+H
2O(g)△H
3=41kJ•mol
-1已知:
化學(xué)鍵 | C-H | C-C | C═C | H-H |
鍵能/kJ•mol-1 | 412 | 348 | 612 | 436 |
(1)計(jì)算△H
1=124kJ•mol
-1(2)模擬方法 I制丙烯,在體積可變的反應(yīng)器中,恒溫,維持體系總壓強(qiáng)恒定為0.1MPa,加入1mol C
3H
8(g)時體積為50L,再加入8.5mol水蒸汽作為稀釋劑,反應(yīng)t分鐘達(dá)到平衡,測得丙烷0.5mol,已知:分壓=物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×總壓強(qiáng).
①計(jì)算該溫度下反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=0.005MPa(K
P)或0.001(K
C).
②常壓下,溫度為600K~1000K,水烴比M=10(水烴比是指投料中水蒸汽和丙烷的物質(zhì)的量之比)時丙烷脫氫平衡轉(zhuǎn)化率與溫度變化的曲線如圖1,在圖1中畫出水烴比M=8時的曲線.
(3)模擬方法 II制丙烯,在恒溫恒容條件下充入物質(zhì)的量之比為1:1的丙烷和二氧化碳?xì)怏w,一段時間后達(dá)到平衡,則下列可以判斷容器內(nèi)反應(yīng)體系達(dá)到平衡的是AB.
A.v
正(C
3H
8)=v
逆(C
3H
6) B.平均相對分子質(zhì)量不再變化
C.氣體密度不再變化 D.丙烷和二氧化碳的物質(zhì)的量比值不再變化
(4)在相同條件下模擬方法 I與方法 II,測得丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖2所示,圖2中方法 II對應(yīng)的曲線是M(填“M”或“N”),從化學(xué)平衡的角度解釋丙烷平衡轉(zhuǎn)化率M高于N的原因方法 II 可看成是發(fā)生反應(yīng)①和反應(yīng)③,由于反應(yīng)③會消耗氫氣,使得反應(yīng)①的化學(xué)平衡向右移動.
(5)恒溫,密閉容器中投入丙烷發(fā)生反應(yīng)①,某壓強(qiáng)下反應(yīng)t時刻后測得丙烷的轉(zhuǎn)化率,然后保持其它初始實(shí)驗(yàn)條件不變,分別在不同壓強(qiáng)下,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),經(jīng)過相同時間測得丙烷的轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)變化趨勢圖可能圖3中的是ACD.