Question

工业上制备丙烯的方法有多种，具体如下（本题丙烯用C₃H₆表示）：

(1)丙烷(C₃H₈)脱氢制备丙烯(C₃H₆)

由如图可得，C₃H₈(g)C₃H₆(g)+H₂(g)，△H=__kJ/^.mol

(2)以丁烯(C₄H₈)和乙烯(C₂H₄)为原料反应生成丙烯(C₃H₆)的方法被称为“烯歧化法”，反应为：C₄H₈(g)+C₂H₄(g)2C₃H₆(g)    △H＞0。一定温度下，在一体积恒为VL的密闭容器中充入一定量的C₄H₈和C₂H₄，发生烯烃歧化反应。

I.该反应达到平衡的标志是__。

A.反应速率满足：2v_生成(C₄H₈)=v_生成(C₃H₆)

B.C₄H₈、C₂H₄、C₃H₆的物质的量之比为1：1：2

C.混合气体的平均相对分子质量不再改变

D.C₄H₈、C₂H₄、C₃H₆的浓度均不再变化

Ⅱ.已知t₁min时达到平衡状态，测得此时容器中n(C₄H₈)=mmol，n(C₂H₄)=2mmol，n(C₃H₆)=nmol，且平衡时C₃H₆的体积分数为。

①该时间段内的反应速率v(C₄H₈)=__mol/(L·min)。（用只含m、V、t₁的式子表示）。

②此反应的平衡常数K=__。

③t₁min时再往容器内通入等物质的量的C₄H₈和C₂H₄，在新平衡中C₃H₆的体积分数__(填“＞”“＜”“=”)。

(3)“丁烯裂解法”是另一种生产丙烯的方法，但生产过程中伴有生成乙烯的副反应发生，具体反应如下：主反应：3C₄H₈4C₃H₆；副反应：C₄H₈2C₂H₄

①从产物的纯度考虑，丙烯和乙烯的质量比越高越好。则从下表的趋势来看，下列反应条件最适宜的是_（填字母序号）。

A.300℃0.1MPa     B.700℃0.1MPa     C.300℃0.5MPa     D.700℃0.5MPa

②图中，平衡体系中丙烯的百分含量随压强增大呈上升趋势，从平衡角度解释其可能的原因是__。

Answer

+124.2 ad 0.5 ＞ c 压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大

【解析】

(1)从图中可以提取如下两个热化学方程式：

C3H8(g)CH4(g)+C2H2(g)+H2(g) △H=+156.6kJ/.mol ①

C3H6(g)CH4(g)+C2H2(g) △H=+32.4kJ/.mol ②

利用盖斯定律，将①-②得：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)，△H=+124.2kJ/.mol。答案为：+124.2；

(2)I.A. 2v生成(C4H8)=v生成(C3H6)，表示反应进行的方向相反，且速率之比等于化学计量数之比，达到平衡状态；

B.虽然C4H8、C2H4、C3H6的物质的量之比等于化学计量数之比，但不一定达平衡状态；

C.混合气体的总质量不变，物质的量不变，平均相对分子质量始终不变，反应不一定达平衡状态；

D.C4H8、C2H4、C3H6的浓度均不再变化，则表明反应达平衡状态；

综合以上分析，AD符合题意。答案为：AD；

Ⅱ.①该时间段内，n(C3H6)=nmol，则消耗n(C4H8)=0.5nmol，依题意，m=n，反应速率v(C4H8)== mol/(L·min)。答案为：；

②=0.5。答案为：0.5；

③设原平衡时，n(C4H8)=1mol，n(C2H4)=2mol，n(C3H6)=1mol，后加入的n(C4H8)=1mol，n(C2H4)=1mol，设参加反应的C4H8的物质的量为x，建立三段式：

K=，x=0.27mol，新平衡中C3H6的体积分数为=0.26＞。答案为：＞；

(3)①从产物的纯度考虑，丙烯和乙烯的质量比越高越好。从压强与百分含量图看，温度在300～400℃之间比较好，从温度与百分含量图看，压强在0.3～0.5之间比较好，再结合选项，可确定最适宜的条件是选项C。答案为：C；

②图中，平衡体系中丙烯的百分含量随压强增大呈上升趋势，从主反应3C4H84C3H6看，压强增大，丙烯的百分含量减小，无法解释丙烯百分含量增大的事实；但从副反应C4H82C2H4看，增大压强，平衡逆向移动，丙烯的浓度增大，再考虑对主反应的影响，就容易解释丙烯的分含量随压强增大呈上升趋势的原因。从而得出从平衡角度解释其可能的原因是压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大。答案为：压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大。