丙烯是制備聚丙烯的單體,在催化劑作用下,可由丙烷直接脫氫或氧化脫氫制得。
反應(yīng)I(直接脫氫):C3H8(g)?C3H6(g)+H2(g)ΔH1
反應(yīng)II(氧化脫氫):2C3H8(g)+O2(g)?2C3H6(g)+2H2O(g)ΔH2=-236kJ?mol-1
已知:2H2(g)+O2(g)?2H2O(g)ΔH3=-484kJ?mol-1
(1)ΔH1=
+124
+124
kJ?mol-1。
(2)向某容器中僅通入C3H8(g),發(fā)生反應(yīng)I,達(dá)到平衡后,下列措施能提高C3H6(g)的平衡產(chǎn)率的有 AD
AD
(填標(biāo)號)。
A.恒壓下,充入惰性氣體
B.加入高效催化劑
C.恒容下,充入C3H8
D.適當(dāng)升高溫度
(3)向某恒壓密閉容器中通入C3H8(g)和N2(g)的混合氣體(N2不參與反應(yīng)),反應(yīng)起始時氣體的總壓強(qiáng)為100 kPa。在溫度為T1°C時,C3H8(g)的平衡轉(zhuǎn)化率與通入的混合氣體中C3H8(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖1所示。
①C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率隨起始通入C3H8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大而減小,其原因是 丙烷物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,相當(dāng)于對平衡體系加壓,平衡向逆反應(yīng)方向移動
丙烷物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,相當(dāng)于對平衡體系加壓,平衡向逆反應(yīng)方向移動
。
②T0℃時,反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kp=16.7
16.7
(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),保留一位小數(shù))kPa。
(4)向密閉容器中充入一定量丙烷,在催化劑Cat1、Cat2作用下,單位時間內(nèi)丙烯的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖2所示。在相同條件下,催化效率較高的是 Cat1
Cat1
(填“Cat1”或“Cat2”)。在Cat2作用下,T0℃之后丙烯產(chǎn)率急劇減小的原因可能是 催化劑失活、副產(chǎn)物增多(催化劑選擇性降低)
催化劑失活、副產(chǎn)物增多(催化劑選擇性降低)
(答一條)。
(5)恒溫剛性密閉容器中通入氣體分壓比為p(C3H8):p(O2):p(N2)=2:13:85的混合氣體,已知:某反應(yīng)條件下僅發(fā)生如下反應(yīng)(k、k′為速率常數(shù)):
反應(yīng)II:2C3H8(g)+O2(g)?2C3H6(g)+2H2O(g)k
反應(yīng)III:2C3H6(g)+9O2(g)?6CO2(g)+6H2O(g)k′
實驗測得丙烯的凈生成速率方程為v(C3H6)=kp(C3H8)-k′p(C3H6),可推測丙烯的濃度隨時間的變化趨勢為 。
(6)已知:高溫下,C-C鍵斷裂的反應(yīng)比C-H鍵斷裂的脫氫反應(yīng)容易發(fā)生,這將導(dǎo)致C3H6的選擇性降低;同時高溫加劇催化劑表面積炭,導(dǎo)致催化劑迅速失活。在生產(chǎn)中充入CO2的作用之一是利于保持催化劑活性,其原因是 (用化學(xué)方程式表示)。