【題目】異丁烯是一種重要的化工原料,可由異丁烷直接催化脫氫制備:

(1)已知:

寫出由異丁烷催化脫氫制備異丁烯的熱化學(xué)方程式。_________。

(2)一定條件下,以異丁烷為原料催化脫氫生產(chǎn)異丁烯。溫度、壓強(qiáng)的改變對異丁烷平衡轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示。

①判斷、的大小關(guān)系:_____________(“>”“<”);能使單位時間內(nèi)異丁烯的產(chǎn)量提高,又能使異丁烷平衡產(chǎn)率提高,應(yīng)采取的措施是____________(填標(biāo)號)。

a.升高溫度 b.降低溫度 c.增大壓強(qiáng) d.降低壓強(qiáng) e.使用催化劑

②平衡常數(shù)的表達(dá)式中的平衡濃度可以用平衡時各氣體的分壓代替(氣體a的分壓=氣體a的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×總壓強(qiáng),即()。求圖中的A點(diǎn)狀態(tài)下的異丁烷脫氫反應(yīng)的平衡常數(shù)_____________(保留兩位有效數(shù)字)。

(3)溫度對催化劑的活性和目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性都有一定的影響。下表是以為催化劑,在反應(yīng)時間相同時,測得的不同溫度下的數(shù)據(jù)。

溫度/

550

570

590

610

630

異丁烷轉(zhuǎn)化率/%

13.8

24.5

25.6

30.0

33.3

異丁烯選擇性/%

93.9

88.3

95.0

80.4

71.2

異丁烯的產(chǎn)率/%

12.9

21.6

w

24.1

23.7

已知①選擇性;②異丁烷高溫下裂解生成短碳鏈烴類化合物

590℃時異丁烯的產(chǎn)率_____________×100%。

②在590℃之前異丁烯的產(chǎn)率隨溫度升高而增大的原因可能是_________________________。

590℃之后,異丁烯產(chǎn)率降低的主要原因可能是_____________。

【答案】C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g) H=+123kJmol-1 > a 0.18 0.243 升高溫度,平衡正向移動 升高溫度,反應(yīng)速率加快 異丁烷高溫下裂解生成短碳鏈烴類化合物,有副產(chǎn)物生成,產(chǎn)率降低。

【解析】

根據(jù)題中給出的熱化學(xué)方程式,由蓋斯定律可求得;根據(jù)題中圖示關(guān)系,可判斷T1T2關(guān)系及采取的措施;根據(jù)化學(xué)平衡方程式和A點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率,由三段式求出Kp值;根據(jù)異丁烷的轉(zhuǎn)化率和異丁烯的選擇性,可求出異丁烯的產(chǎn)率;由化學(xué)平衡方程式結(jié)合所給的圖和題目提供的信息判斷590℃前產(chǎn)率升高的原因和590℃以后產(chǎn)率下降的原因,據(jù)此解答。

1)由①C4H10(g)+O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)H1=-119 kJmol-1和②H2(g)+O2(g)=H2O(g)H2=-242kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律可知,①-②得到C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g),則H=-119kJmol-1--242kJmol-1=+123kJmol-1;答案為:C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)H=+123kJmol-1。

2)①由圖可知,橫坐標(biāo)是壓強(qiáng),縱坐標(biāo)是異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率,取相同的壓強(qiáng)條件下,作一虛直線交T1曲線于a點(diǎn),交T2曲線于b點(diǎn),則a點(diǎn)對應(yīng)的異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率>b點(diǎn)對應(yīng)的異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率,根據(jù)C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g) +123H=+123kJmol-1H>0,反應(yīng)是吸熱的,升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率才增大,所以溫度T1>T2,能使單位時間內(nèi)異丁烯的產(chǎn)量提高,又能使異丁烷平衡產(chǎn)率提高,由于該反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng),且是一個氣體體積增大的反應(yīng),所以應(yīng)采取的措施為;

a.升高溫度,既能增大反應(yīng)速率,又能使平衡正向移動,故a符合要求;

b.降低溫度,反應(yīng)速率減小,平衡逆向移動,故b不符合要求;

c.增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率增大,平衡逆向移動,故c不符合要求;

d.降低壓強(qiáng),反應(yīng)速率減小,平衡正向移動,能提高產(chǎn)率,但反應(yīng)速率減小,單位時間內(nèi)異丁烯的產(chǎn)量不一定提高,故d不符合要求;

e.使用催化劑,對平衡移動無影響,不會提高異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率,故e不符合要求;答案為>a。

②平衡常數(shù)的表達(dá)式中的平衡濃度可以用平衡時各氣體的分壓代替(氣體a的分壓=氣體a的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×總壓強(qiáng),即()。圖中的A點(diǎn)狀態(tài)下,總壓強(qiáng)p=0.1MPa,異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率為80%,設(shè)起始狀態(tài)C4H10物質(zhì)的量為1mol,根據(jù)變化的量=起始的量×轉(zhuǎn)化率可知,達(dá)平衡時n(C4H10)=1-1×80%=0.2mol,n(C4H8)=0.8moln(H2)=0.8mol,則各分壓為p(C4H10)=×0.1MPa= MPa,p(C4H8)=×0.1MPa= MPa,同理,p(H2)= MPa,平衡常數(shù)Kp= = =0.18;答案為0.18

3)①根據(jù)異丁烷的轉(zhuǎn)化率=×100%和異丁烯的選擇性=,由C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g) +123H=+123kJmol-1方程式可知,消耗異丁烷的物質(zhì)的量與生成異丁烯的物質(zhì)的量相等的,所以,根據(jù)異丁烷的起始量求出異丁烯的理論產(chǎn)量,根據(jù)生成目標(biāo)產(chǎn)物所消耗的反應(yīng)物的量可求出異丁烯的實(shí)際產(chǎn)量,由異丁烯的產(chǎn)率= ×100%,可知在590℃時,異丁烷的轉(zhuǎn)化率為25.6%,異丁烯的選擇性為95%,則異丁烯的產(chǎn)率=25.6%×95%=0.243;答案為0.243。

②該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)速率加快,平衡正向移動;答案為升高溫度,平衡正向移動;升高溫度,反應(yīng)速率加快。

③高于590℃后,異丁烷高溫下裂解生成短碳鏈烴類化合物,有副產(chǎn)物生成,導(dǎo)致異丁烯產(chǎn)率降低;答案為異丁烷高溫下裂解生成短碳鏈烴類化合物,有副產(chǎn)物生成,異丁烯產(chǎn)率降低。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】CuCuO的混合物20.8g加入到50mL 18.4molLH2SO4中,加熱充分反應(yīng)至固體物質(zhì)完全溶解,冷卻后將混合液稀釋至1000 mL,測得cCu2+=0.3 molL。試計(jì)算:(本題無計(jì)算過程不給分)

1)反應(yīng)過程中放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積(不考慮氣體在溶液中的溶解)。______

2)溶液稀釋后,cH+)是多少?__________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】V1mL1.00mol·L1HCl溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示(實(shí)驗(yàn)中始終保持V1V2=50 mL)。下列敘述正確的是(

A.該實(shí)驗(yàn)表明化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能

B.做該實(shí)驗(yàn)時環(huán)境溫度為22

C.NaOH溶液的濃度約為1.00mol·L1

D.該實(shí)驗(yàn)表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】硫酸鎳廣泛應(yīng)用于電鍍、催化、醫(yī)藥等行業(yè)中,具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。一種用含鎳廢催化劑(主要含C,還含有鋁、鐵的單質(zhì)及氧化物,和少量有機(jī)物)為原料制備的工藝流程如下:

部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時的如下:

沉淀物

開始沉淀時的

完全沉淀時的

2.7

3.2

7.6

9.7

7.1

9.2

回答下列問題:

(1)濾液a中溶質(zhì)的主要成分除外,還含有_________________(填化學(xué)式)。

(2)酸溶前需進(jìn)行熱處理的主要目的是____________;濾渣b主要成分是________(填化學(xué)式)。

(3)加入溶液時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______;簡述加入除雜的原理_______。

(4)操作d________、過濾、洗滌、干燥;產(chǎn)品晶體中有時會混有少量,其原因可能是__________。(寫出一點(diǎn)即可)

(5)ag上述流程制得的硫酸鎳晶體樣品溶于蒸餾水中,在不斷攪拌下緩慢加入足量丁二酮肟溶液,再加入溶液調(diào)節(jié)溶液的8~9,充分反應(yīng)后,過濾、洗滌、烘干、稱量得到紅色固體質(zhì)量為bg。發(fā)生反應(yīng)的方程式為(紅色),已知相對分子質(zhì)量為M,列式計(jì)算樣品純度為_________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)論正確的是( )

選項(xiàng)

實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象

結(jié)論

A

用潔凈的鉑絲蘸取某食鹽試樣,在酒精燈火焰上灼燒,火焰顯黃色

說明該食鹽試樣不含

B

能與氫氟酸及堿反應(yīng)

是兩性氧化物

C

向某溶液中滴加溶液,加熱,產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)

溶液中含

D

將石蠟油蒸氣通過熾熱的碎瓷片分解得到的氣體通入溴的四氯化碳溶液,溴的四氯化碳溶液褪色

分解產(chǎn)物中含乙烯

A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】二氧化氯是一種高效、安全的消毒劑,常溫下是一種黃綠色氣體,11℃時液化成紅棕色液體,易溶于水但不與水反應(yīng)。工業(yè)上著名的開斯汀法制備二氧化氯的部分流程圖如圖1。某研究小組用圖2裝置模擬發(fā)生器中的反應(yīng)來制備(夾持裝置已略去)

(1)寫出與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。_____________

(2)冰水浴的作用是_____________。

(3)溶液中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為_______。

(4)通入到溶液中,再向其中加入適量,振蕩、靜置,觀察到_________,證明具有氧化性。

(5)常用作自來水消毒劑,碘量法可以檢測水中的濃度,步驟如下:

①取水樣,加入足量的碘化鉀,再用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性,并加入淀粉溶液,溶液變藍(lán)(已知全部轉(zhuǎn)化為)

②用溶液滴定,消耗溶液(已知:);

確定操作②達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是______;經(jīng)計(jì)算,水樣中的濃度是_________

(6)一定溫度和電壓下,電解精制食鹽水可制得。

已知,電解時應(yīng)選用___交換膜(陽離子陰離子”),陰極電極反應(yīng)式為___

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下圖所示甲、乙是電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。

1)若甲、乙兩燒杯中均盛有NaCl溶液。

①甲中石墨棒上的電極反應(yīng)式為__________________________________

②乙中總反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。

③將濕潤的淀粉KI試紙放在乙燒杯上方,發(fā)現(xiàn)試紙先變藍(lán)后褪色,這是因?yàn)檫^量的Cl2氧化了生成的I2。若反應(yīng)中Cl2I2的物質(zhì)的量之比為51,且生成兩種酸,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

2)若甲、乙兩燒杯中均盛有CuSO4溶液。

①甲中鐵棒上的電極反應(yīng)式為__________________________

②如果起始時乙中盛有200 mL pH5CuSO4溶液(25 ),一段時間后溶液的pH變?yōu)?/span>1,若要使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),可向溶液中加入________(填寫物質(zhì)的化學(xué)式)________g。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】NO2SO2以體積比1:2置于恒溫恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g) ΔH=-41.8kJ·mol-1,下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(

A.體系壓強(qiáng)保持不變

B.混合氣體顏色保持不變

C.每消耗1molSO3的同時消耗1molNO

D.NO2、SO2、SO3、NO的濃度之比為1:1:1:1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】復(fù)旦大學(xué)研發(fā)的一種新型水鋰電池,一極采用復(fù)合膜包裹的金屬鋰,另一極采用錳酸鋰(LiMn2O4),以0.5mol·L-1Li2SO4水溶液作電解質(zhì),安全性能和成本較現(xiàn)有的鋰離子電池都具有明顯的優(yōu)勢。下列有關(guān)該電池的說法不正確的是(

A.電極a是負(fù)極,電極b是正極

B.工作時電池的總反應(yīng)為:LiMn2O4+Li=Li2Mn2O4

C.放電時,溶液中Li+ab遷移

D.電池放電時的陽極反應(yīng)式為:Li2Mn2O4e-=LiMn2O4+Li+

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