Question

【題目】丙烯(C3H6)是重要的有機化工原料。丙烷直接脫氫制丙烯發生的反應有：

反應Ⅰ：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H1

反應Ⅱ：2C3H8(g)3C2H4(g)+2H2(g) △H2

已知：①反應Ⅰ活化能Ea(Ⅰ)小于反應Ⅱ活化能Ea(Ⅱ)；

②3種物質的燃燒熱如下表：

C3H8(g)	C3H6(g)	H2(g)
—2217.8kJ·mol-1	—2058kJ·mol-1	—285.8kJ·mol-1

（1）△H1=_______kJ·mol-1

（2）恒溫恒容條件下，向密閉容器中充入1molC3H8(g)，下列情況能說明丙烷脫氫制丙烯反應達到平衡狀態的是______________。

A．該反應的H保持不變B．混合氣體的平均摩爾質量保持不變

C．保持不變D．C3H8分解速率與C3H6消耗速率相等

（3）一定溫度下，向恒容密閉容器中充入總物質的量為4mol的丙烷和氫氣混合氣體（氫氣的作用是活化催化劑）。反應相同時間，丙烯產率與進料氣的關系如圖1所示。圖中曲線升高的原因是______________。

（4）①反應溫度600℃，將10molC3H8(g)充入2L的剛性容器中，丙烷平衡轉化率與丙烯的選擇性均為40%，則反應Ⅰ的平衡常數K=______________。（保留2位小數）（丙烯的選擇性=×100%）

②600℃，丙烷脫氫反應在t1時達平衡，請在圖2中畫出該條件下c(C3H6)隨時間t的變化圖。______________

（5）含一氯丙烷(C3H7Cl)的廢水可通過加入適量乙酸鈉，設計成微生物電池除去，其原理如圖3所示。寫出N電極的電極反應式______________。

Answer 1

【答案】+126.0 BD 增大氫氣的量能提高催化劑的活性，從而提高丙烯的產率 0.53

【解析】

(1)根據蓋斯定律進行計算；

(2)反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發生變化，當該物理量由變化到不變時，說明可逆反應到達平衡狀態；

(3)由題意可知氫氣的作用是活化催化劑，增大氫氣的量能提高催化劑的活性，從而提高丙烯的產率，繼續通氫氣會使平衡逆向移動，從而減小丙烯的產率；

(4) 10molC3H8(g)充入2L的剛性容器中，丙烷平衡轉化率與丙烯的選擇性均為40%，丙烷的平衡物質的量為，丙烯的平衡量為；由反應可知無論發生哪個反應消耗的丙烷的物質的量都等于產生氫氣的物質的量，計算出平衡時氫氣的物質的量，帶入反應I的平衡常數K的計算公式進行計算；

②600℃，丙烷脫氫反應在t1時達平衡，此時丙烯的濃度為0.8mol/L，據此畫出c(C3H6)隨時間t的變化圖；

(5)由圖示信息可知，N電極上的反應為醋酸根轉變成二氧化碳，且電解質環境為酸性，據此寫出極反應方程式。

(1)結合燃燒熱的概念及相關物質的燃燒熱數值，可得以下熱化學方程式：

① ；

②；

③；

由蓋斯定律可知反應I可由①-②-③得到，則△H1=△H3-△H4-△H5=（-2217.8kJ·mol-1）-（-2058kJ·mol-1）-（-285.8kJ·mol-1）=+126.0 kJ·mol-1；

故答案為：+126.0

(2) A．焓變（△H）只與化學反應有關，所以反應的焓變（△H）始終保持不變，即反應的焓變（△H）保持不變不能說明反應達到平衡狀態，故A錯誤；

B．無論發生反應I還是反應II，其他的總質量保持不變，氣體的物質的量變化，則混合氣體的平均摩爾質量是變量，當混合氣體的平均摩爾質量保持不變時反應達到平衡狀態，B選；

C．為反應I的平衡常數，K只受溫度影響，溫度不變K不變，不能根據K不變判斷平衡狀態，C不選；

D．C3H8分解速率與C3H6消耗速率相等說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故D選；

故答案為：BD。

(3)由題意可知氫氣的作用是活化催化劑，增大氫氣的量能提高催化劑的活性，從而提高丙烯的產率，繼續通氫氣會使平衡逆向移動，從而減小丙烯的產率，

故答案為：增大氫氣的量能提高催化劑的活性，從而提高丙烯的產率；

(4) 10molC3H8(g)充入2L的剛性容器中，丙烷平衡轉化率與丙烯的選擇性均為40%，丙烷的平衡物質的量為，丙烯的平衡量為；由反應可知無論發生哪個反應消耗的丙烷的物質的量都等于產生氫氣的物質的量，則平衡時氫氣的物質的量為：4mol，反應I的平衡常數K=；

故答案為：0.53；

②600℃，丙烷脫氫反應在t1時達平衡，此時丙烯的濃度為0.8mol/L, 該條件下c(C3H6)隨時間t的變化圖；

故答案為：；

(5)由圖示信息可知，N電極上的反應為醋酸根轉變成二氧化碳，且電解質環境為酸性，反應式為：；

故答案為：。