Question

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

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

①為了同時提高反應速率和反應物的平衡轉化率，可采取的措施是________。

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

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

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

A.催化劑參與了歧化反應，但不改變反應歷程

B.催化劑使K正和K逆增大相同的倍數

C.催化劑降低了烯烴歧化反應的活化能，增大了活化分子百分數

D.速率常數的大小與反應程度無關系

②已知t1min時達到平衡狀態，測得此時容器中n(C4H8)=amol，n(C2H4)=2amol，n(C3H6)=bmol，且平衡時C3H6的體積分數為25%。再往容器內通入等物質的量的C4H8和C2H4，在新平衡中C3H6的體積分數___________25%(填“>”、“<”、“=”)。

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

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的量的CH2=CHCH3(g)和Cl2(g)。在催化劑作用下發生反應Ⅰ，容器內氣體的壓強隨時間的變化如表所示。

時間/min	0	60	120	180	240	300	360
壓強/kPa	80	74.2	69.2	65.2	61.6	57.6	57.6

①用單位時間內氣體分壓的變化來表示反應速率，即，則前120min內平均反應速率v(CH2ClCHClCH3)=____________kPamin-1。

②該溫度下，若平衡時HCl的體積分數為12.5%，反應Ⅰ的平衡常數Kp=__________kPa-1(Kp為以分壓表示的平衡常數，保留小數點后2位)。

Answer 1

【答案】+124.2 升高溫度 丙烷直接裂解是吸熱反應，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)結合圖像及蓋斯定律進行計算；

①反應為吸熱反應，升高溫度，反應速率增大和平衡正向移動；

②通入足量O2可與裂解產生的氫氣反應，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，生成了中間產物，即改變反應歷程；

B.催化劑導致反應速率增大，但化學平衡常數不變，則使K正和K逆增大相同的倍數；

C.催化劑導致反應速率增大，則降低了烯烴歧化反應的活化能，增大了活化分子百分數；

D.根據公式，速率常數的大小與反應的始態或終態有關，與反應程度無關系；

②Qc與K的關系判斷；

II.利用三段式及反應速率的公式進行計算。

(1)根據左圖，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，根據蓋斯定律，①-②可得C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)，則H=+124.2kJ/mol；

①該反應為吸熱反應，升高溫度，可同時提高反應速率和反應物的平衡轉化率；

②丙烷直接裂解是吸熱反應，通入足量O2可與裂解產生的氫氣反應，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，生成了中間產物，即改變反應歷程，說法錯誤，A錯誤；

B.催化劑導致反應速率增大，但化學平衡常數不變，則使K正和K逆增大相同的倍數，說法正確，B正確；

C.催化劑導致反應速率增大，且不影響反應的焓變，則降低了烯烴歧化反應的活化能，增大了活化分子百分數，說法正確，C正確；

D.根據公式，速率常數的大小與反應的始態或終態有關，與反應程度無關系，說法正確，D正確；

答案為BCD；

②已知平衡時，n(C4H8)=amol，n(C2H4)=2amol，n(C3H6)=bmol，且平衡時C3H6的體積分數為25%，=25%，則b=amol，K=0.5；再往容器內通入等物質的量的C4H8和C2H4，化學平衡常數不變，則Qc=(x>0)，(1+x)(2+x)>2，Qc<K，則平衡正向移動，再次達到平衡時C3H6的體積分數大于25%；

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

②

根據表格數據可知，300min達到平衡，則=，x=0.56n；平衡時HCl的體積分數為12.5%，即=12.5%，則y=0.18n，Kp==0.21kPamin-1。