Question

【題目】丙烯是一種重要的化工原料。可由丙烷催化脫氫制備。

主反應(yīng)：①C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) ΔH1

副反應(yīng)：②C3H8(g)=C2H4(g)+CH4(g)

③C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g)

④C3H8(g)+H2(g)=C2H6(g)+CH4(g)

回答下列問題：

（1）已知：C3H8(g)+O2(g)=C3H6(g)+H2O(g) ΔH2=－117kJ/mol

H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH3=－242kJ/mol。反應(yīng)①的ΔH1=___。

（2）某溫度下，在體積不變的密閉容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)①，起始總壓強(qiáng)為105Pa，平衡時(shí)總壓增加了20%。則C3H8的轉(zhuǎn)化率為___；該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=___Pa。若提高C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有___（填標(biāo)號）。

A.增大C3H8的濃度

B.提高溫度

C.恒容下通入惰性氣體

D.使用高效催化劑

（3）工業(yè)生產(chǎn)中常采用恒壓下充入高溫水蒸氣的條件。如圖表示常壓下反應(yīng)①C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及水烴比（M）的關(guān)系，M2___5（填“>”或“<”）。

（4）已知高溫下C－C鍵斷裂反應(yīng)比C－H鍵斷裂的脫氫反應(yīng)容易發(fā)生，這將導(dǎo)致丙烯選擇性降低；同時(shí)高溫加劇催化劑表面積炭，導(dǎo)致催化劑迅速失活。在生產(chǎn)中充入CO2的作用之一是利于催化劑活性保持，其原因是___。反應(yīng)氣中的配比對催化劑活性的影響如表所示。其中C3H6收率最高時(shí)的配比是___。

Answer 1

【答案】+125kJ/mol 20% 5000 B > C+CO2=2CO有利于消除積炭 1：2.4

【解析】

反應(yīng)C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)可由C3H8(g)+O2(g)=C3H6(g)+H2O(g)與H2(g)+O2(g)=H2O(g)相減得到；反應(yīng)①反應(yīng)前后氣體分子數(shù)增加的吸熱反應(yīng)；恒壓下充入高溫水蒸氣，容器的體積增大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，壓強(qiáng)減小，平衡向氣體分子數(shù)增加的方向移動。

(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①的ΔH1=ΔH2-ΔH3=－117kJ/mol+242kJ/mol=+125kJ/mol。

(2)根據(jù)反應(yīng)方程式，反應(yīng)后增加的壓強(qiáng)與反應(yīng)生成的C3H6、H2的壓強(qiáng)及反應(yīng)了的C3H8的壓強(qiáng)相等，故C3H8的轉(zhuǎn)化率為20%；平衡時(shí)C3H6、H2壓強(qiáng)為20%105 Pa =2104 Pa，平衡時(shí)C3H8的壓強(qiáng)為105Pa-20%105 Pa=8104 Pa，則平衡常數(shù)Kp=；要提高C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率，則平衡正向移動，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則提高溫度，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率增大；增大C3H8的濃度平衡雖正向移動但C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故答案選B。

(3) 恒壓下充入高溫水蒸氣，容器的體積增大，平衡正向移動，則溫度一定時(shí)，水烴比越大，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率越高，故M2>5。

(4)高溫會加劇催化劑表面積炭，導(dǎo)致催化劑迅速失活，加入CO2發(fā)生反應(yīng)C+CO2=2CO，有利于消除積炭，保持催化劑活性；由表格數(shù)據(jù)可知，的配比是1：2.4，C3H6的選擇性大，C3H8轉(zhuǎn)化率高，則C3H6收率最高。