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：①C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) ΔH1

副反應：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①的ΔH1=___。

（2）某溫度下，在體積不變的密閉容器內發生反應①，起始總壓強為105Pa，平衡時總壓增加了20%。則C3H8的轉化率為___；該反應的平衡常數Kp=___Pa。若提高C3H8的平衡轉化率，可采取的措施有___（填標號）。

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）工業生產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①C3H8的平衡轉化率與溫度及水烴比（M）的關系，M2___5（填“>”或“<”）。

（4）已知高溫下C－C鍵斷裂反應比C－H鍵斷裂的脫氫反應容易發生，這將導致丙烯選擇性降低；同時高溫加劇催化劑表面積炭，導致催化劑迅速失活。在生產中充入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①反應前后氣體分子數增加的吸熱反應；恒壓下充入高溫水蒸氣，容器的體積增大，相當于減小壓強，壓強減小，平衡向氣體分子數增加的方向移動。

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

(2)根據反應方程式，反應后增加的壓強與反應生成的C3H6、H2的壓強及反應了的C3H8的壓強相等，故C3H8的轉化率為20%；平衡時C3H6、H2壓強為20%105 Pa =2104 Pa，平衡時C3H8的壓強為105Pa-20%105 Pa=8104 Pa，則平衡常數Kp=；要提高C3H8的平衡轉化率，則平衡正向移動，該反應為吸熱反應，則提高溫度，C3H8的平衡轉化率增大；增大C3H8的濃度平衡雖正向移動但C3H8的平衡轉化率減小，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，水烴比越大，C3H8的平衡轉化率越高，故M2>5。

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