Question

烷烃脱氢制烯烃是化工领域研究的热点过程。在 Pt-Sn/Zn/Al₂O₃ 催化作用下丙烷脱氢过程主要反应有：

反应 i：C₃H₈ (g)⇌C₃H₆ (g) + H₂ (g)    △H₁= +125 kJ·mol ^-1

反应 ii：C₃H₈ (g)+ H₂ (g)⇌C₂H₆(g) + CH₄ (g)    △H₂= -56 kJ·mol ^-1

......

回答下列问题：

(1)丙烷脱氢过程中，生成的气体产物除 C₃H₆、C₂H₆、CH₄、H₂ 外，还可能有_____。

(2)丙烷脱氢反应 i、ii 的选择性和温度的关系如图所示。1000 K 时丙烷更容易断裂的化学键为_____。

(3)在 883 K，102 kPa 条件下发生反应 i，其反应速率v_正=k_正 •P(C₃H₈)，  v_逆=k_逆 •P²(C₃H₆)，该温度下速率常数 k_正和 k_逆数值分别为 6.0 min^-1、1.3×10^-3kPa^-1·min^-1，计算平衡常数 Kp =_____(保留 1 位小数)。当丙烷与丙烯的物质的量分数相等时，V_正=_____kPa·min^-1，此时反应向_____(填“向正反应进行”、“向逆反应进行”或“达到平衡状态”)。

(4)为研究丙烷脱氢转化率的影响因素，科学家在不同反应器中分别通入一定量的 CO₂ 或水蒸气进行试验：

①恒容条件下，通入 CO₂ 增加了反应 CO₂ (g)+ H₂ (g)⇌CO(g) + H₂O(g)    △H₃＜0。通入CO₂ 能提高丙烷脱氢转化率的原因是_____。

②恒压条件下，按不同水烃比 M=n(H₂O)/n(C₃H₈)进行实验，丙烷的平衡转化率和温度、水烃比的关系如图所示。则 M₁、M₂、M₃ 由大到小的顺序为_____。

Answer

乙烯 C-C键 向正方向移动 通入CO2与氢气反应降低平衡中氢气浓度，使丙烷脱氢的化学平衡向正反应方向移动，且CO2与氢气的反应放热使体系的温度升高，升高温度也能使丙烷脱氢的化学平衡i向正反应方向移动 M1>M2>M3

【解析】

（1）丙烷脱氢过程中可生成烯烃，生成的气体产物除 C3H6、C2H6、CH4、H2 外，C2H6也可以脱氢生成乙烯，故还可能有乙烯；

（2）1000K时C2H6的选择性比C3H6高，由丙烷到C2H6断裂C-C键，故1000 K 时丙烷更容易断裂的化学键为C-C键；

（3）由于起始浓度c（H2）=c（C3H6）=0，由反应i可知平衡时浓度c（H2）=c（C3H6），平衡常数 ，当平衡时v正=v逆，则；当丙烷与丙烯的物质的量分数相等时则丙烷与丙烯的压强相等则有。，则平衡正移，故答案为：；；向正方向移动；

（4）通入CO2与氢气反应降低平衡中氢气浓度，使平衡i正逆，且CO2与氢气的反应放热，升高温度使平衡i正逆；恒压条件下，水烃比 M=n(H2O)/n(C3H8)越大，则容器体积越大，平衡i正移，故水烃比 M=n(H2O)/n(C3H8)越大C3H8转化率越高，故答案为：通入CO2与氢气反应降低平衡中氢气浓度，使平衡i正向移动，且CO2与氢气的反应放热，升高温度使平衡i正向移动；M1＞M2＞M3。