Question

【題目】丙烯(C3H6)是重要的有機(jī)化工原料。丙烷直接脫氫制丙烯發(fā)生的反應(yīng)有：

反應(yīng)Ⅰ：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H1

反應(yīng)Ⅱ：2C3H8(g)3C2H4(g)+2H2(g) △H2

已知：①反應(yīng)Ⅰ活化能Ea(Ⅰ)小于反應(yīng)Ⅱ活化能Ea(Ⅱ)；

②3種物質(zhì)的燃燒熱如下表：

C3H8(g)	C3H6(g)	H2(g)
—2217.8kJ·mol-1	—2058kJ·mol-1	—285.8kJ·mol-1

（1）△H1=_______kJ·mol-1

（2）恒溫恒容條件下，向密閉容器中充入1molC3H8(g)，下列情況能說明丙烷脫氫制丙烯反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。

A．該反應(yīng)的H保持不變B．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

C．保持不變D．C3H8分解速率與C3H6消耗速率相等

（3）一定溫度下，向恒容密閉容器中充入總物質(zhì)的量為4mol的丙烷和氫氣混合氣體（氫氣的作用是活化催化劑）。反應(yīng)相同時間，丙烯產(chǎn)率與進(jìn)料氣的關(guān)系如圖1所示。圖中曲線升高的原因是______________。

（4）①反應(yīng)溫度600℃，將10molC3H8(g)充入2L的剛性容器中，丙烷平衡轉(zhuǎn)化率與丙烯的選擇性均為40%，則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K=______________。（保留2位小數(shù)）（丙烯的選擇性=×100%）

②600℃，丙烷脫氫反應(yīng)在t1時達(dá)平衡，請?jiān)趫D2中畫出該條件下c(C3H6)隨時間t的變化圖。______________

（5）含一氯丙烷(C3H7Cl)的廢水可通過加入適量乙酸鈉，設(shè)計成微生物電池除去，其原理如圖3所示。寫出N電極的電極反應(yīng)式______________。

Answer 1

【答案】+126.0 BD 增大氫氣的量能提高催化劑的活性，從而提高丙烯的產(chǎn)率 0.53

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計算；

(2)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到不變時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；

(3)由題意可知?dú)錃獾淖饔檬腔罨�催化劑，增大氫氣的量能提高催化劑的活性，從而提高丙烯的產(chǎn)率，繼續(xù)通氫氣會使平衡逆向移動，從而減小丙烯的產(chǎn)率；

(4) 10molC3H8(g)充入2L的剛性容器中，丙烷平衡轉(zhuǎn)化率與丙烯的選擇性均為40%，丙烷的平衡物質(zhì)的量為，丙烯的平衡量為；由反應(yīng)可知無論發(fā)生哪個反應(yīng)消耗的丙烷的物質(zhì)的量都等于產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量，計算出平衡時氫氣的物質(zhì)的量，帶入反應(yīng)I的平衡常數(shù)K的計算公式進(jìn)行計算；

②600℃，丙烷脫氫反應(yīng)在t1時達(dá)平衡，此時丙烯的濃度為0.8mol/L，據(jù)此畫出c(C3H6)隨時間t的變化圖；

(5)由圖示信息可知，N電極上的反應(yīng)為醋酸根轉(zhuǎn)變成二氧化碳，且電解質(zhì)環(huán)境為酸性，據(jù)此寫出極反應(yīng)方程式。

(1)結(jié)合燃燒熱的概念及相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)值，可得以下熱化學(xué)方程式：

① ；

②；

③；

由蓋斯定律可知反應(yīng)I可由①-②-③得到，則△H1=△H3-△H4-△H5=（-2217.8kJ·mol-1）-（-2058kJ·mol-1）-（-285.8kJ·mol-1）=+126.0 kJ·mol-1；

故答案為：+126.0

(2) A．焓變（△H）只與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，所以反應(yīng)的焓變（△H）始終保持不變，即反應(yīng)的焓變（△H）保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯誤；

B．無論發(fā)生反應(yīng)I還是反應(yīng)II，其他的總質(zhì)量保持不變，氣體的物質(zhì)的量變化，則混合氣體的平均摩爾質(zhì)量是變量，當(dāng)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B選；

C．為反應(yīng)I的平衡常數(shù)，K只受溫度影響，溫度不變K不變，不能根據(jù)K不變判斷平衡狀態(tài)，C不選；

D．C3H8分解速率與C3H6消耗速率相等說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D選；

故答案為：BD。

(3)由題意可知?dú)錃獾淖饔檬腔罨�催化劑，增大氫氣的量能提高催化劑的活性，從而提高丙烯的產(chǎn)率，繼續(xù)通氫氣會使平衡逆向移動，從而減小丙烯的產(chǎn)率，

故答案為：增大氫氣的量能提高催化劑的活性，從而提高丙烯的產(chǎn)率；

(4) 10molC3H8(g)充入2L的剛性容器中，丙烷平衡轉(zhuǎn)化率與丙烯的選擇性均為40%，丙烷的平衡物質(zhì)的量為，丙烯的平衡量為；由反應(yīng)可知無論發(fā)生哪個反應(yīng)消耗的丙烷的物質(zhì)的量都等于產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量，則平衡時氫氣的物質(zhì)的量為：4mol，反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=；

故答案為：0.53；

②600℃，丙烷脫氫反應(yīng)在t1時達(dá)平衡，此時丙烯的濃度為0.8mol/L, 該條件下c(C3H6)隨時間t的變化圖；

故答案為：；

(5)由圖示信息可知，N電極上的反應(yīng)為醋酸根轉(zhuǎn)變成二氧化碳，且電解質(zhì)環(huán)境為酸性，反應(yīng)式為：；

故答案為：。