【題目】丁烯是一種重要的化工原料,可由丁烷催化脫氫制備;卮鹣铝袉(wèn)題:

(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學(xué)方程式如下:

①C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) ΔH1

已知:②C4H10(g)+ O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119 kJ·mol-1

③H2(g)+ O2(g)= H2O(g) ΔH3=-242 kJ·mol-1

反應(yīng)①的ΔH1________ kJ·mol-1。圖(a)是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系圖,x_____________0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高,應(yīng)采取的措施是__________(填標(biāo)號(hào))。

A.升高溫度 B.降低溫度 C.增大壓強(qiáng) D.降低壓強(qiáng)

(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過(guò)填充有催化劑的反應(yīng)器(氫氣的作用是活化催化劑),出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì),其降低的原因是___________。

(3)圖(c)為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是___________、____________;590℃之后,丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是_____________。

【答案】 +123kJ·mol-1 < AD 氫氣是產(chǎn)物之一,隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大,逆反應(yīng)速率增大 升高溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行 溫度升高反應(yīng)速率加快 丁烯高溫裂解生成短鏈烴類

【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律,用②式-③式可得①式,因此△H1=△H2-△H3=-119 kJ/mol +242 kJ/mol =+123kJ/mol。由a圖可以看出,溫度相同時(shí),由0.1MPa變化到xMPa,丁烷的轉(zhuǎn)化率增大,即平衡正向移動(dòng),根據(jù)反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和,反應(yīng)前氣體系數(shù)小于反應(yīng)后氣體系數(shù)之和,因此減小壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),即x<0.1。提高丁烯的產(chǎn)率,要求平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),A、因?yàn)榉磻?yīng)①是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),即丁烯轉(zhuǎn)化率增大,故A正確;B、降低溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),丁烯的轉(zhuǎn)化率降低,故B錯(cuò)誤;C、反應(yīng)前氣體系數(shù)之和小于反應(yīng)后氣體系數(shù)之和,增大壓強(qiáng),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),丁烯的轉(zhuǎn)化率降低,故C錯(cuò)誤;D、根據(jù)C選項(xiàng)分析,降低壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),丁烯轉(zhuǎn)化率提高,故D正確;(2)因?yàn)橥ㄈ攵⊥楹蜌錃猓l(fā)生①,氫氣是生成物,隨著n(H2)/n(C4H10)增大,相當(dāng)于增大氫氣的量,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,逆反應(yīng)速率增加;(3)根據(jù)圖(c),590℃之前,溫度升高時(shí)反應(yīng)速率加快,生成的丁烯會(huì)更多,同時(shí)由于反應(yīng)①是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng),平衡體系中會(huì)含有更多的丁烯。而溫度超過(guò)590℃時(shí),由于丁烷高溫會(huì)裂解生成短鏈烴類,所以參加反應(yīng)①的丁烷也就相應(yīng)減少。

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實(shí)驗(yàn)編號(hào)

HA物質(zhì)的量濃度

(mol·L-1)

NaOH物質(zhì)的量濃度(mol·L-1)

混合溶液的pH

0.2

0.2

pHa

c

0.2

pH7

0.2

0.1

pH7

0.1

0.1

pH9

1)不考慮其它組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,單從甲組情況分析,如何用a (混合溶液的pH)來(lái)說(shuō)明HA是強(qiáng)酸還是弱酸_________________________________________________。

2)不考慮其它組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,單從乙組情況分析,C是否一定等于0.2______(選填”);旌弦褐须x子濃度c(A) c(Na+)的大小關(guān)系是____________________。

3)丙組實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,HA________酸(選填強(qiáng))。該混合溶液中離子濃度由大到小的順序是________________________________。

4)丁組實(shí)驗(yàn)所得混合溶液中由水電離出的c(OH)_____________mol·L-1。寫出該混合溶液中的下列算式的精確結(jié)果 (數(shù)據(jù)不能做近似計(jì)算,不用化簡(jiǎn))c(Na+)c(A-)____________mol·L-1 c(OH-)c(HA)____________mol·L-1

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