Question

【題目】工業(yè)上可采用丙烯氨氧化法制丙烯脂，回答下列問(wèn)題：

I.丙烯的制備反應(yīng)方程式為C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)。

已知：部分共價(jià)鍵的鍵能如下：

（1）制備丙烯反應(yīng)的△H=__。該反應(yīng)在__(“高溫”或“低溫”)下有利于自發(fā)進(jìn)行。

（2）提高丙烯產(chǎn)率可以選擇__(填序號(hào))。

A.升溫 B.減小壓強(qiáng) C.充入H2(恒容) D.加入催化劑

（3）已知：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H=-41kJ·mol-1，工業(yè)上選擇向反應(yīng)體系中加入CO2，提高丙烷的轉(zhuǎn)化率，從化學(xué)平衡原理角度說(shuō)明原因：__。

II.利用丙烯制備丙烯腈，反應(yīng)方程式如下：2C3H6(g)+2NH3(g)+3O2(g)2CH2=CHCN(g)+6H2O(l) H=-1294kJ·mol-1。

（4）主要的反應(yīng)機(jī)理如下：

CH3-CH=CH2→[CH2CHCH2]+H 慢 H＞0

[CH2CHCH2]+[NH]→CH2=CH-CN+3H 快

如圖能表示反應(yīng)歷程的是__(填序號(hào))。.

（5）一定溫度下，IL恒容密閉容器中充人等物質(zhì)的量的C3H6、NH3、O2制備丙烯腈，c(C3H6)與v正隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)如下表：

①判斷t4時(shí)刻反應(yīng)是否已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)并說(shuō)明理由：__。

②列式并計(jì)算制備丙烯腈反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__(mol·L-1)-5。

③已知：正反應(yīng)速率v正=kca(C3H6)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，a=__。

Answer 1

【答案】+136 kJ/mol 高溫 AB CO2與H2反應(yīng)，降低H2的濃度，使C3H6的制備反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，CO2與H2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使反應(yīng)體系溫度升高，C3H6的制備反應(yīng)平衡正向移動(dòng) B t4時(shí)刻，正反應(yīng)速率和C3H6的濃度均不再變化，則反應(yīng)達(dá)到平衡 =1.41104 1

【解析】

Ⅰ．(1)根據(jù)鍵能計(jì)算可得；反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，且是熵增，根據(jù)△G＝△H-T△S分析；

(2)反應(yīng)吸熱且氣體分子數(shù)增加，提高丙烯產(chǎn)率需使平衡正向移動(dòng)；

(3)體系中加入CO2使CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)正向移動(dòng)，影響了H2濃度和體系溫度，從這兩方面進(jìn)行分析；

Ⅱ．(4)第一步反應(yīng)吸熱，第二步放熱，第一步反應(yīng)慢，則活化能高；

(5)①觀察反應(yīng)速率，速率不變或濃度不變則達(dá)到了平衡，因此，t4時(shí)刻達(dá)到平衡

②根據(jù)“三段式”法進(jìn)行計(jì)算；

③根據(jù)數(shù)據(jù)可知，v正是關(guān)于c(C3H6)的一次函數(shù)。

Ⅰ．(1)1個(gè)C3H8分子中有2個(gè)C-C鍵和8個(gè)C-H鍵，1個(gè)C3H6分子中有1個(gè)C-C鍵、1個(gè)C=C鍵和6個(gè)C-H鍵，1個(gè)H2分子中有1個(gè)H-H鍵，則制備丙烯反應(yīng)的△H=(2346+8414-346-6414-602-436)kJ/mol=+136 kJ/mol；反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，且是熵增，根據(jù)△G＝△H-T△S，因此高溫有利；

(2)反應(yīng)吸熱且氣體分子數(shù)增加，升溫和減小壓強(qiáng)可以使平衡正向移動(dòng)，沖入H2會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，加入催化劑平衡不移動(dòng)，故選AB；

(3)CO2與H2反應(yīng)，降低H2的濃度，使C3H6的制備反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，CO2與H2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使反應(yīng)體系溫度升高，C3H6的制備反應(yīng)平衡正向移動(dòng)；

Ⅱ．(4)第一步反應(yīng)吸熱，第二步放熱，排除A，第一步反應(yīng)慢，則活化能高，故選B；

(5)①觀察反應(yīng)速率，速率不變或濃度不變則達(dá)到了平衡，因此，t4時(shí)刻達(dá)到平衡；

②由表中數(shù)據(jù)可得：

K=1.41104；

③根據(jù)數(shù)據(jù)可知，v正是關(guān)于c(C3H6)的一次函數(shù)，則a＝l。