【題目】丙烯是重要的有機(jī)化工原料,主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、環(huán)氧丙烷等.

Ⅰ.(1)以丁烯和乙烯為原料反應(yīng)生成丙烯的方法被稱為“烯烴歧化法”,反應(yīng)為:C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g)。已知:

①C2H4(g)+3O2(g)═2CO2(g)+2H2O(l)△H 1=-1411KJmol-1

②C3H6(g)+O2(g)═3CO2(g)+3H2O(l)△H 2=-2049KJmol-1

③C4H8(g)+6O2(g)═4CO2(g)+4H2O(l)△H 3=-2539KJmol-1

“烯烴歧化法”的反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_____________________。

(2)一定溫度下,在一體積恒為 V 升的密閉容器中充入一定量的 C4H8 和 C2H4,發(fā)生烯烴歧化法的 主要反應(yīng)。 t1 時刻達(dá)到平衡狀態(tài),此時容器中 n(C4H8)=amol,n(C2H4)=2amol,n(C3H6)=b mol, 且 C3H6 占平衡總體積的 1/4。

①求該時間段內(nèi)的反應(yīng)速率 v(C4H8)=_____________。 (用只含 a、V、t1 的式子表示)

②判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是______________

A.2v (C4H8) 生成=v (C3H6) 消耗

B.C4H8、C2H4、C3H6 的物質(zhì)的量之比為 1:1:2

C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

D.C4H8、C2H4、C3H6 的濃度均不再變化

(3)Kp 是用反應(yīng)體系中氣體物質(zhì)的分壓來表示的平衡常數(shù),即將 K 表達(dá)式中平衡濃度用平衡分壓代替。已知反應(yīng)﹕C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g),該反應(yīng)中正反應(yīng)速率v =k·p(C4H8)·p(C2H4),逆反應(yīng)速率 v =k ·p2(C3H6),其中 k 、k 為速率常數(shù),則 Kp 為_________(用 k、k 表示)。

Ⅱ.“丁烯裂解法”是另一種重要的丙烯生產(chǎn)法,但生產(chǎn)過程中會有生成乙烯的副反應(yīng)發(fā)生.反應(yīng)如下主反應(yīng):3C4H84C3H6;副反應(yīng):C4H82C2H4

測得上述兩反應(yīng)的平衡體系中,各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w%)隨溫度(T)和壓強(qiáng)(P)變化的趨 勢分別如圖 1 和圖 2 所示:

(1)平衡體系中的丙烯和乙烯的質(zhì)量比是工業(yè)生產(chǎn)丙烯時選擇反應(yīng)條件的重要指標(biāo)之一,從產(chǎn)物的純度考慮,該數(shù)值越高越好,從圖 1 和圖 2 中表現(xiàn)的趨勢來看,下列反應(yīng)條件最適宜的是_____(填字母序號).

A.300oC 0.1MPa B.700oC 0.1MPa C.300oC 0.5MPa D.700oC 0.5MPa

(2)有研究者結(jié)合圖 1 數(shù)據(jù)并綜合考慮各種因素,認(rèn)為 450℃的反應(yīng)溫度比 300℃或 700℃更合適, 從反應(yīng)原理角度分析其理由可能是________________

(3)圖2中,隨壓強(qiáng)增大平衡體系中丙烯的百分含量呈上升趨勢,從平衡角度解釋其原因是____________。

【答案】C4H8(g) + C2H4(g)== 2C3H6(g) ΔH= +148 kJ·mol1 a/(2V×t1)mol·L-1 ·min-1 D k /k C 450oC 比 300oC 的反應(yīng)速率快;比 700oC 的副反應(yīng)程度。欢∠┺D(zhuǎn)化成丙烯的轉(zhuǎn)化率高;該溫度下催化劑的選擇性最高;該溫度是催化劑的活性溫度 壓強(qiáng)增大,生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移動,丁烯濃度增大,導(dǎo)致主反應(yīng)的平衡正向移動,丙烯含量增大。

【解析】

Ⅰ.(1)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計算;

(2)根據(jù)速率的計算公式以及可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志進(jìn)行判斷;

(3)Kp=p2(C3H6)/p(C4H8)p(C2H4)v=k·p(C4H8)·p(C2H4),=k·p2(C3H6)得出結(jié)果;

.(1)根據(jù)圖像1,在溫度為300℃時丙烯的含量很高,乙烯的含量很小,即m(C3H6)/m(C2H4)的比值較大;根據(jù)圖像2,壓強(qiáng)在0.5MPa時丙烯的含量很高,乙烯的含量很小,即m(C3H6)/m(C2H4)的比值較大;

(2)450℃比300℃的反應(yīng)速率快;比700℃的副反應(yīng)程度。欢∠┺D(zhuǎn)化成丙烯的轉(zhuǎn)化率高;該溫度下催化劑的選擇性最高;該溫度是催化劑的活性溫度;

(3)由主反應(yīng):3C4H84C3H6;副反應(yīng):C4H82C2H4可知,壓強(qiáng)越大,生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移動,丁烯濃度增大,導(dǎo)致主反應(yīng)的平衡正向移動,丙烯含量增大

Ⅰ.(1)已知①C2H4(g)+3O2(g)═2CO2(g)+2H2O(l)H1=-1411KJmol1;C3H6(g)+O2(g)═3CO2(g)+3H2O(l)H2=-2049KJmol1;C4H8(g)+6O2(g)═4CO2(g)+4H2O(l)H3=-2539KJmol1;根據(jù)蓋斯定律將①+-×2可得C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g) H=(-1411)+(-2539)-(-2049)×2=+148kJ·mol1,故答案為:C4H8(g)+C2H4(g)=2C3H6(g) ΔH= +148kJ·mol1

(2) C4H8(g)+C2H4(g)=2C3H6(g)

平衡時物質(zhì)的量 amol 2amol bmol

達(dá)到平衡狀態(tài),C3H6占平衡總體積的1/4,則b/a+2a+b=1/4,解得:a=b

該時間段內(nèi)的反應(yīng)速率v(C4H8)=1/2v(C3H6)=1/2Δc(C3H6)/Δt=1/2bmol/VL×t1min=b/(2V×t1)mol·L1 ·min1=a/(2V×t1)mol·L1 ·min1,故答案為:a/(2V×t1)mol·L1 ·min1。

A.v(C4H8)生成、v(C3H6)消耗表示的都是逆反應(yīng)速率,不能說明正逆反應(yīng)速率相等,故A錯誤;

B.C4H8、C2H4、C3H6的物質(zhì)的量之比等于系數(shù)比,不能說明達(dá)到平衡狀態(tài),故B錯誤

C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量M=m/n,該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后物質(zhì)的量不變的反應(yīng),反應(yīng)前后質(zhì)量不變,故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終改變,不能說明達(dá)到平衡狀態(tài),故C錯誤;

D.C4H8、C2H4、C3H6 的濃度均不再變化是平衡的特征,故D正確。

故答案為:D。

(3)C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g)可知,Kp=p2(C3H64H8)p(C2H4),又正反應(yīng)速率v=k·p(C4H8)·p(C2H4),逆反應(yīng)速率v=k·p2(C3H6),平衡時v=v,所以KP=k/k,故答案為:k/k。

.(1)根據(jù)圖像1,在溫度為300℃時丙烯的含量很高,乙烯的含量很小,即m(C3H6)/m(C2H4)的比值較大;根據(jù)圖像2,壓強(qiáng)在0.5MPa時丙烯的含量很高,乙烯的含量很小,即m(C3H6)/m(C2H4)的比值較大,因此最適宜的條件為:300oC、0.5MPa,故C正確,故答案為:C。

(2)450℃的反應(yīng)溫度比300℃或700℃更合適的可能的原因有:450℃比300℃的反應(yīng)速率快;比700℃的副反應(yīng)程度。欢∠┺D(zhuǎn)化成丙烯的轉(zhuǎn)化率高;該溫度下催化劑的選擇性最高;該溫度是催化劑的活性溫度,故答案為:450℃比300℃的反應(yīng)速率快;比700℃的副反應(yīng)程度。欢∠┺D(zhuǎn)化成丙烯的轉(zhuǎn)化率高;該溫度下催化劑的選擇性最高;該溫度是催化劑的活性溫度。

(3)由主反應(yīng):3C4H84C3H6;副反應(yīng):C4H82C2H4可知,壓強(qiáng)越大,生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移動,丁烯濃度增大,導(dǎo)致主反應(yīng)的平衡正向移動,丙烯含量增大,故答案為:生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移動,丁烯濃度增大,導(dǎo)致主反應(yīng)的平衡正向移動,丙烯含量增大。

練習(xí)冊系列答案
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①N2O5(g) N2O3(g)+O2(g)

②N2O3(g) N2O(g)+O2(g)

在容積為2 L的密閉容器中充入8 mol N2O5,加熱到t ℃,達(dá)到平衡狀態(tài)后O29 mol,N2O33.4 mol。則平衡體系中N2O5的物質(zhì)的量濃度為

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1)曲線 (填“X”“Y”)表示NO2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線.

2)若降低溫度,則v(正) ,v(逆) .(填加快減慢不變).

3)若上述反應(yīng)在甲、乙兩個相同容器內(nèi)同時進(jìn)行,分別測得甲中vNO2=0.3mol/Ls),乙中vN2O4=6mol/Lmin),則 中反應(yīng)更快.

4)在03min中內(nèi)N2O4的反應(yīng)速率為

5)下列敘述能說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是(填標(biāo)號) ;

AvNO2=2vN2O4

B.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

CX的體積分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化

D.容器內(nèi)氣體原子總數(shù)不再發(fā)生變化

E.相同時間內(nèi)消耗n molY的同時生成2n molX

F.相同時間內(nèi)消耗n molY的同時消耗2n molX

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(1)儀器 a 的名稱是_____。

(2)制備氯氣選用的藥品為漂白精固體[ 主要成分為 Ca(ClO)2] 和濃鹽酸, 相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

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1bd2的電子式_________;e的最高價氧化物的水化物所含化學(xué)鍵類型為_______________

2)在只由a、b兩種元素組成的化合物中,如果化合物的質(zhì)量相同,在氧氣中完全燃燒時消耗氧氣最多的是________;

3d的最高價氧化物對應(yīng)的水化物是鉛蓄電池的電解質(zhì)溶液。正極板上覆蓋有二氧化鉛,負(fù)極板上覆蓋有鉛,① 寫出放電時負(fù)極的電極反應(yīng)式:______________________________

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