Question

【題目】丙烯是重要的有機化工原料，主要用于生產聚丙烯、丙烯腈、環氧丙烷等。
（1）以丁烯和乙烯為原料制備丙烯的方法被稱為“烯烴歧化法"，主要反應為C4H8(g)+C2H4(g) 2C3H6(g)
已知相關燃燒熱數據：
C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1=-1411kJ·mol-1
C3H6(g)+ O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H2=-2049kJ·mol-1
C4H8(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) △H3=-2539kJ·mol-1
①乙烯的電子式為。
②相同質量的C2H4(g)、C3H6(g)和C4H8(g)充分燃燒，放出的熱量由多到少的順序依次為（填寫化學式）。
③ 上述“烯烴歧化法”的反應的熱化學方程式為。
（2）“丁烯裂解法”是另一種重要的丙烯生產法，生產過程中會有生成乙烯的副反應發生。
反應如下：主反應：3C4H8 4C3H6；副反應：C4H8 2C2H4
測得上述兩反應的平衡體系中，各組分的質量分數（w%)隨溫度（T）和壓強（p)變化的趨勢分別如圖1和圖2所示：

①平衡體系中的丙烯和乙烯的質量比[ ]是工業生產丙烯時選擇反應條件的重要指標之一，從產物的純度考慮，該數值越高越好，從圖1和圖2中表現的趨勢來看，下列反應條件最適宜的是（填字母序號）
A. 300℃ 0.1MPa B. 700℃ 0.1MPa
C.300℃ 0.5MPa D.700℃ 0.5MPa
②有研究者結合圖1數據并綜合考慮各種因素，認為450℃的反應溫度比300℃或700℃更合適，從反應原理角度分析其理由可能是。
③圖2中，隨壓強增大，平衡體系中丙烯的質量分數呈上升趨勢，從平衡角度解釋其原因是。

Answer 1

【答案】
（1）,C2H4＞C3H6＞C4H8,C4H8(g)+C2H4(g)=2C3H6(g)△H=+148kJ·mol-1
（2）C,450℃比300℃的反應速率快；比700℃的副反應程度小；丁烯轉化成丙烯的轉化率高；該溫度下催化劑的選擇性最高；該溫度是催化劑的活性溫度,壓強增大,生成乙烯的副反應平衡逆向移邊,丁烯濃度增大,導致主反應的平衡正向移動,丙烯含量增大。
【解析】解：(1)①乙烯分子中含有碳碳雙鍵，電子式為 。
所以答案是： ；

②根據方程式，相同質量的C2H4(g)、C3H6(g)和C4H8(g)充分燃燒，假設質量均為1g，放出的熱量分別為 =50.39kJ， =48.78kJ， =45.33kJ，放出的熱量由多到少的順序為C2H4＞C3H6＞C4H8。
所以答案是：C2H4＞C3H6＞C4H8；

③ i.C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)△H1=-1411kJ·mol-1，ii.C3H6(g)+ O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l)△H2=-2049kJ·mol-1，iii.C4H8(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l)△H3=-2539kJ·mol-1，根據蓋斯定律，將i+iii-ii×2得：C2H8(g)+C2H4(g) 2C3H6(g) △H=(-1411)+(-2539)-(-2049)×2=+148kJ·mol-1。
所以答案是：C4H8(g)+C2H4(g)=2C3H6(g)△H=+148kJ·mol-1；
(2)①根據圖像1，在溫度為300℃是丙烯的含量很高，乙烯的含量很小，即 比值較大；根據圖像2，壓強在0.5MPa時丙烯的含量很高，乙烯的含量很小，即 比值較大；因此最適宜的條件為：300℃，0.5MPa。
所以答案是：C；

②450℃的反應溫度比300℃或700℃更合適的可能的原因有：450℃比300℃的反應速率快；比700℃的副反應程度小；丁烯轉化成丙烯的轉化率高；該溫度下催化劑的選擇性最高。
所以答案是：450℃比300℃的反應速率快；比700℃的副反應程度小；丁烯轉化成丙烯的轉化率高；該溫度下催化劑的選擇性最高；該溫度是催化劑的活性溫度等；

③根據主反應：3C4H8 4C3H6；副反應：C4H8 2C2H4可知，壓強增大，生成乙烯的副反應平衡逆向移邊，導致丁烯濃度增大，使得主反應的平衡正向移動，丙烯含量增大。
所以答案是：壓強增大，生成乙烯的副反應平衡逆向移邊，丁烯濃度增大，導致主反應的平衡正向移動，丙烯含量增大。

【考點精析】通過靈活運用烯烴，掌握分子中含有碳碳雙鍵的一類鏈烴叫做烯烴，單烯烴通式為CnH2n（n≥2）即可以解答此題．