Question

丙烯(C₂H₆)是石油化工行业重要的有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、二氯丙烷、异丙醇等产品。

(1)丙烷脱氢制备丙烯。由图可得C₃H₈(g)⇌C₃H₆(g)+H₂(g) ∆H=____________kJ/mol

 

①为了同时提高反应速率和反应物的平衡转化率，可采取的措施是________。

②目前在丙烷脱氢制丙烯时常通入适量的O₂，让其同时发生下列反应：2C₃H₈(g) +O₂(g)⇌2C₃H₆(g)+2H₂O(g) ∆H=-235kJ/mol，通入O₂的目的是_______。

(2)以C₄H₈和C₂H₄为原料发生烯烃歧化反应C₄H₈(g)+C₂H₄(g)⇌2C₃H₆(g) ∆H>0

①某温度下，上述反应中，正反应速率为v_正=K_正c(C₄H₈)∙c(C₂H₄)、逆反应速率为v_逆=K_逆c²(C₃H₆)，其中K_正、K_逆为速率常数，该反应使用WO₃/SiO₂为催化剂，下列说法中正确的是_____________

A.催化剂参与了歧化反应，但不改变反应历程

B.催化剂使K_正和K_逆增大相同的倍数

C.催化剂降低了烯烃歧化反应的活化能，增大了活化分子百分数

D.速率常数的大小与反应程度无关系

②已知t₁min时达到平衡状态，测得此时容器中n(C₄H₈)=amol，n(C₂H₄)=2amol，n(C₃H₆)=bmol，且平衡时C₃H₆的体积分数为25%。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___________25%(填“>”、“<”、“=”)。

(3)工业上可用丙烯加成法制备1,2-二氯丙烷(CH₂ClCHClCH₃)，主要副产物为3-氯丙烯(CH₂=CHCH₂Cl)，反应原理为：

Ⅰ. CH₂=CHCH₃(g)+Cl₂(g)⇌CH₂ClCHClCH₃(g)

II. CH₂=CHCH₃(g)+Cl₂(g)⇌CH₂=CHCH₂Cl(g)+HCl(g)

一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH₂=CHCH₃(g)和Cl₂(g)。在催化剂作用下发生反应Ⅰ，容器内气体的压强随时间的变化如表所示。

时间/min	0	60	120	180	240	300	360
压强/kPa	80	74.2	69.2	65.2	61.6	57.6	57.6

①用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率，即，则前120min内平均反应速率v(CH₂ClCHClCH₃)=____________kPa∙min^-1。

②该温度下，若平衡时HCl的体积分数为12.5%，反应Ⅰ的平衡常数K_p=__________kPa^-1(K_p为以分压表示的平衡常数，保留小数点后2位)。

Answer

+124.2 升高温度 丙烷直接裂解是吸热反应，通入足量O2可提供裂解所需的能量，并保持热平衡 BCD > 0.09 0.21

【解析】

I．(1)结合图像及盖斯定律进行计算；

①反应为吸热反应，升高温度，反应速率增大和平衡正向移动；

②通入足量O2可与裂解产生的氢气反应，提供裂解所需的能量，并保持热平衡；

(2)①A.催化剂参与了歧化反应，生成了中间产物，即改变反应历程；

B.催化剂导致反应速率增大，但化学平衡常数不变，则使K正和K逆增大相同的倍数；

C.催化剂导致反应速率增大，则降低了烯烃歧化反应的活化能，增大了活化分子百分数；

D.根据公式，速率常数的大小与反应的始态或终态有关，与反应程度无关系；

②Qc与K的关系判断；

II.利用三段式及反应速率的公式进行计算。

(1)根据左图，可得①C3H8(g)⇌C2H2(g)+H2(g)+CH4(g) ∆H=+156.6kJ/mol，右图可得，②C3H6(g)⇌ C2H2(g)+CH4(g) ∆H=+32.4kJ/mol，根据盖斯定律，①-②可得C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)，则∆H=+124.2kJ/mol；

①该反应为吸热反应，升高温度，可同时提高反应速率和反应物的平衡转化率；

②丙烷直接裂解是吸热反应，通入足量O2可与裂解产生的氢气反应，提供裂解所需的能量，并保持热平衡；

(2)①A.催化剂参与了歧化反应，生成了中间产物，即改变反应历程，说法错误，A错误；

B.催化剂导致反应速率增大，但化学平衡常数不变，则使K正和K逆增大相同的倍数，说法正确，B正确；

C.催化剂导致反应速率增大，且不影响反应的焓变，则降低了烯烃歧化反应的活化能，增大了活化分子百分数，说法正确，C正确；

D.根据公式，速率常数的大小与反应的始态或终态有关，与反应程度无关系，说法正确，D正确；

答案为BCD；

②已知平衡时，n(C4H8)=amol，n(C2H4)=2amol，n(C3H6)=bmol，且平衡时C3H6的体积分数为25%，=25%，则b=amol，K=0.5；再往容器内通入等物质的量的C4H8和C2H4，化学平衡常数不变，则Qc=(x>0)，(1+x)(2+x)>2，Qc