Question

【題目】戴口罩是防控新型冠狀病毒的重要手段，口罩生產(chǎn)的主要原料聚丙烯由丙烯聚合而來。丙烷脫氫是丙烯工業(yè)生產(chǎn)的重要途徑，反應的熱化學方程式為C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H＞0�；卮鹣铝袉栴}：

（1）從工業(yè)生產(chǎn)的角度來看制備丙烯所用的丙烷可以從下面工業(yè)氣體中獲得的是___________。

A.液化石油氣 B.煉鐵高爐尾氣 C.水煤氣 D.焦爐氣

（2）104Pa、105Pa時由一定量丙烷脫氫制丙烯，反應在不同溫度下達到平衡，測得丙烷、丙烯的物質的量分數(shù)變化關系如圖示。

①104Pa時丙烷及丙烯的物質的量分數(shù)隨溫度變化關系的曲線分別是___________、___________。

②丙烷脫氫制丙烯反應在___________(選“高溫”或低溫”）時更加容易自發(fā)進行。

③起始時充入一定量的丙烷發(fā)生反應，計算Q點對應溫度下該反應的平衡常數(shù)KP=___________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數(shù)）。

（3）一種丙烷脫氫制丙烯工藝生產(chǎn)中增加了氧化脫氫部分，O2被引入到脫氫反應體系中，這樣做的好處是___________。

（4）利用CO2的弱氧化性，開發(fā)了丙烷氧化脫氫制丙烯的新工藝。其反應機理如圖所示。

已知：CO和C3H6、C3H8的燃燒熱△H分別為-283.0kJmol-1、-2049.0kJmol-1、-2217.8kJmol-1。

①298K時，該工藝總反應的熱化學方程式為___________________________。

②該工藝可以有效消除催化劑表面的積炭，維持催化劑活性，原因是___________。

Answer 1

【答案】A c b 高溫 12500Pa O2與H2反應生成H20，使脫氫反應平衡正向移動，提高丙烯轉化率；丙烷脫氫反應為吸熱反應，O2與H2反應放熱，為脫氫反應提供熱量 CO2(g)+C3H8(g)=C3H6(g)+CO(g)+H2O(l) △H=+114.2kJ·mol-1 碳和二氧化碳生成一氧化碳氣體，脫離催化劑

【解析】

(1)根據(jù)工業(yè)上常用于獲取烷烴的原料解答；

(2)①丙烷為反應物，丙烯是生成物，所以a、c代表丙烷的物質的量分數(shù)，b、d代表丙烯的物質的量分數(shù)，再結合壓強對平衡移動的影響，進一步分析解答；

②由圖像分析，溫度升高，平衡正移，反應為吸熱反應，吸熱反應高溫下更容易自發(fā)進行；

③建立三段式，結合平衡常數(shù)計算公式進行計算；

(3)結合平衡移動原理進行分析解答；

(4)根據(jù)已知，寫出CO和C3H6、C3H8的燃燒熱反應方程式，結合轉化反應機理，得到總的反應方程式，再根據(jù)蓋斯定律計算總反應方程式的反應熱，碳和二氧化碳生成一氧化碳氣體，脫離催化劑，可維持催化劑活性。

(1)工業(yè)上常從液化石油氣中獲取丙烷，故答案為：A；

(2)①正反應吸熱，升高溫度平衡向正反應方向進行，丙烷的含量減少，由圖像分析可知，a、c代表丙烷的物質的量分數(shù)，b、d代表丙烯的物質的量分數(shù)，對于反應C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)，增大壓強，平衡逆向移動，丙烷的物質的量分數(shù)增大，丙烯的物質的量分數(shù)減小，所以曲線c代表104Pa時丙烷的物質的量分數(shù)隨溫度變化關系，曲線b代表104Pa時丙烯的物質的量分數(shù)隨溫度變化關系，故答案為：c；b；

②因為反應吸熱，所以溫度越高，反應越容易自發(fā)進行，即高溫時更加容易自發(fā)進行，故答案為：高溫；

③由圖像可得，Q點對應的壓強為105Pa，平衡時丙烷的物質的量分數(shù)為50%，設起始時充入1mol丙烷，列三段式有：

則有，解得x=，所以平衡常數(shù)，故答案為：12500Pa；

(3)氧化脫氫時，可以使O2與H2反應生成H20，使脫氫反應平衡正向移動，提高丙烯轉化率；同時，丙烷脫氫反應為吸熱反應，O2與H2反應放熱，可為脫氫反應提供熱量，故答案為：O2與H2反應生成H20，使脫氫反應平衡正向移動，提高丙烯轉化率；丙烷脫氫反應為吸熱反應，O2與H2反應放熱，為脫氫反應提供熱量；

(4)①由已知CO和C3H6、C3H8的燃燒熱△H分別為-283.0kJmol-1、-2049.0kJmol-1、-2217.8kJmol-1，則有：

①CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJmol-1

②C3H6(g)+O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2049.0kJmol-1

③C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2217.8kJmol-1

該反應的總反應式為CO2(g)+C3H8(g)=C3H6(g)+CO(g)+H2O(l)，根據(jù)蓋斯定律，反應③-①-②可得總反應，則總反應的反應熱為-2217.8kJmol-1-(-2049.0kJmol-1)-(-283.0 kJmol-1)=114.2kJ·mol-1，故答案為：CO2(g)+C3H8(g)=C3H6(g)+CO(g)+H2O(l) △H=+114.2kJ·mol-1；

②由于碳和二氧化碳生成一氧化碳氣體，脫離催化劑，可以有效消除催化劑表面的積炭，維持催化劑活性，故答案為：碳和二氧化碳生成一氧化碳氣體，脫離催化劑。