Question

丙烯是一种重要的化工原料。可由丙烷催化脱氢制备。

主反应：①C₃H₈(g)=C₃H₆(g)+H₂(g)    ΔH₁

副反应：②C₃H₈(g)=C₂H₄(g)+CH₄(g)

③C₂H₄(g)+H₂(g)=C₂H₆(g)

④C₃H₈(g)+H₂(g)=C₂H₆(g)+CH₄(g)

回答下列问题：

（1）已知：C₃H₈(g)+O₂(g)=C₃H₆(g)+H₂O(g)    ΔH₂=－117kJ/mol

H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g)    ΔH₃=－242kJ/mol。反应①的ΔH₁=___。

（2）某温度下，在体积不变的密闭容器内发生反应①，起始总压强为10⁵Pa，平衡时总压增加了20%。则C₃H₈的转化率为___；该反应的平衡常数K_p=___Pa。若提高C₃H₈的平衡转化率，可采取的措施有___（填标号）。

A.增大C₃H₈的浓度

B.提高温度

C.恒容下通入惰性气体

D.使用高效催化剂

（3）工业生产中常采用恒压下充入高温水蒸气的条件。如图表示常压下反应①C₃H₈的平衡转化率与温度及水烃比（M）的关系，M₂___5（填“>”或“<”）。

（4）已知高温下C－C键断裂反应比C－H键断裂的脱氢反应容易发生，这将导致丙烯选择性降低；同时高温加剧催化剂表面积炭，导致催化剂迅速失活。在生产中充入CO₂的作用之一是利于催化剂活性保持，其原因是___。反应气中的配比对催化剂活性的影响如表所示。其中C₃H₆收率最高时的配比是___。

Answer

+125kJ/mol 20% 5000 B > C+CO2=2CO有利于消除积炭 1：2.4

【解析】

反应C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)可由C3H8(g)+O2(g)=C3H6(g)+H2O(g)与H2(g)+O2(g)=H2O(g)相减得到；反应①反应前后气体分子数增加的吸热反应；恒压下充入高温水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，压强减小，平衡向气体分子数增加的方向移动。

(1)根据盖斯定律，反应①的ΔH1=ΔH2-ΔH3=－117kJ/mol+242kJ/mol=+125kJ/mol。

(2)根据反应方程式，反应后增加的压强与反应生成的C3H6、H2的压强及反应了的C3H8的压强相等，故C3H8的转化率为20%；平衡时C3H6、H2压强为20%105 Pa =2104 Pa，平衡时C3H8的压强为105Pa-20%105 Pa=8104 Pa，则平衡常数Kp=；要提高C3H8的平衡转化率，则平衡正向移动，该反应为吸热反应，则提高温度，C3H8的平衡转化率增大；增大C3H8的浓度平衡虽正向移动但C3H8的平衡转化率减小，故答案选B。

(3) 恒压下充入高温水蒸气，容器的体积增大，平衡正向移动，则温度一定时，水烃比越大，C3H8的平衡转化率越高，故M2>5。

(4)高温会加剧催化剂表面积炭，导致催化剂迅速失活，加入CO2发生反应C+CO2=2CO，有利于消除积炭，保持催化剂活性；由表格数据可知，的配比是1：2.4，C3H6的选择性大，C3H8转化率高，则C3H6收率最高。