Question

1，3－丁二烯是重要的化工原料，工业上常用1-丁烯催化脱氢的方法制备。将0.lmol1－丁烯和0.675mol水蒸气组成的混合气，在80kPa恒压下进行反应：CH₃CH₂CH=CH₂(g)CH₂=CHCH=CH₂(g)+H₂(g)△H。

请回答下列问题：

(1)已知化学键键能数据如下，由此计算△H=____________kJ•mo1^-1。

化学键	C－C	C=C	C－H	H－H
键能/kJ•mol^-1	348	612	412	436

(2)如图表示脱氢反应中温度对1－丁烯的平衡转化率的影响，工业生产通常控制反应温度600℃。

①请解释工业生产控制温度在600℃的原因___________。

②此温度下反应进行2.5h后达到平衡，从开始反应到建立平衡，以H₂表示的反应速率为v(H₂)=_________kPa•h^-1；脱氢反应的平衡常数K_p=_________kPa(K_p为以分压表示的平衡常数，p_分=p_总×物质的量分数)。

(3)在密闭容器中反应达到平衡后，再充入1.575mol1－丁烯和1.625mol1，3－丁二烯，化学反应向_________(填“正反应”、“逆反应或“不移动”)方向进行    。

Answer

124 600℃时1-丁烯的平衡转化率高，催化剂活性强 1 正反应

【解析】

(1)根据表格键能数据，△H=反应物总键能-生成物总键能；

(2)①催化剂的活性与温度有关；

②根据图中数据，列“三段式”计算解答；

(3)根据Qc与平衡常数K的关系分析判断反应进行的方向。

(1)根据表格键能数据，△H=反应物总键能-生成物总键能=8EC-H+2EC-C+ EC=C-6EC-H- EC-C- 2EC=C-EH-H=2EC-H+EC-C-EC=C-EH-H=2×412kJ•mol-1+348kJ•mol-1-612kJ•mol-1-436kJ•mol-1=+124kJ•mol-1；

(2)①催化剂的活性与温度有关，600℃时催化剂的活性最大，1-丁烯的平衡转化率高；

②根据图表数据，600℃达到平衡时，1-丁烯的转化率为25%，列“三段式”：

p(H2)= 80kPa×=2.5kPa，p(CH2=CHCH=CH2)=80kPa×=2.5kPa，p(CH3CH2CH=CH2)= 80kPa×=7.5kPa，则以H2表示的反应速率为v(H2)== 1kPa•h-1，平衡常数Kp=；

(3)在密闭容器中反应达到平衡后，再充入1.575mol1－丁烯和1.625mol1，3－丁二烯，n(CH3CH2CH=CH2)= 1.575mol+0.075mol=1.65mol，n(CH3CH2CH=CH2)= 1.625mol+0.025mol=1.65mol，则此时p(H2)= 80kPa×=0.5kPa，p(CH2=CHCH=CH2)=80kPa×=16.5kPa，p(CH3CH2CH=CH2)= 80kPa×=16.5kPa，Qc==0.5 kPa＜K=，反应未达到平衡，向正反应方向移动。