丙烯是制造一次性醫(yī)用口罩的重要原料。丙烷催化脫氫是工業(yè)生產(chǎn)丙烯的重要途徑,丙烷催脫氫技術(shù)主要分為氧化脫氫和直接脫氫兩種?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)丙烷催化氧化脫氫法主要反應(yīng)如下:2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g)△H1=-236kJ?mol-1(ⅰ);反應(yīng)過(guò)程中消耗的C3H8和生成的C3H6的物質(zhì)的量隨溫度的變化關(guān)系見(jiàn)表。
反應(yīng)溫度/℃ n(消耗)或n(生成)/mol |
535 |
550 |
575 |
C3H8 |
6 |
13 |
33 |
C3H6 |
4 |
8 |
17 |
①反應(yīng)ⅰ中反應(yīng)物的總能量生成物的總能量
大于
大于
(填“大于”、“小于”或“等于”)。
②分析表中數(shù)據(jù)得到丙烯的選擇性隨溫度的升高而
降低
降低
(填寫(xiě)“不變”、“升高”、“降低”);出現(xiàn)此結(jié)果的原因除生成乙烯等副產(chǎn)物外還可能是
升高溫度,催化劑的活性降低,反應(yīng)i的化學(xué)平衡逆向移動(dòng)
升高溫度,催化劑的活性降低,反應(yīng)i的化學(xué)平衡逆向移動(dòng)
。(C
3H
6的選擇性=
×100%)
(2)丙烷催化直接脫氫反應(yīng):
C
3H
8(g)?C
3H
6(g)+H
2(g)△H
2=+124.3kJ?mol
-1(ⅱ)
副反應(yīng):C
3H
8(g)?C
2H
4(g)+CH
4(g)△H
3(ⅲ)
①反應(yīng)ⅱ的平衡常數(shù)、產(chǎn)物丙烯選擇性、副產(chǎn)物乙烯選擇性與溫度關(guān)系如圖所示,分析工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度為650℃左右的原因是
溫度控制在650℃,丙烯選擇性高,反應(yīng)速率快,平衡常數(shù)大
溫度控制在650℃,丙烯選擇性高,反應(yīng)速率快,平衡常數(shù)大
。
②溫度為670℃時(shí),若在IL的容器中投入8mol C
3H
8,充分反應(yīng)后,平衡混合氣體中有2mol CH
4和一定量C
3H
8、C
3H
6、H
2、C
2H
4,計(jì)算該條件下C
3H
6的選擇性為
50
50
%。
③欲使丙烯的產(chǎn)率提高,下列措施可行的是
ac
ac
。(填寫(xiě)序號(hào))
a.恒壓條件下向原料氣中摻雜水蒸氣
b.增大氫氣與丙烷的投料比
c.選擇對(duì)脫氫反應(yīng)更好選擇性的催化劑
d.增大壓強(qiáng)
(3)科學(xué)家探索出利用無(wú)機(jī)膜催化丙烷脫氫制丙烯的新工藝,該工藝?yán)锰囟üδ苣⑸傻臍錃鈴姆磻?yīng)區(qū)一側(cè)有選擇性的及時(shí)移走,從平衡角度分析該工藝的優(yōu)點(diǎn)
將氫氣及時(shí)移走,化學(xué)平衡C3H8(g)?C3H6(g)+H2(g)正向移動(dòng),提高丙烯產(chǎn)率
將氫氣及時(shí)移走,化學(xué)平衡C3H8(g)?C3H6(g)+H2(g)正向移動(dòng),提高丙烯產(chǎn)率
。