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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷128
丙烯是重要的化工原料,利用丙烷制备丙烯通常有三种方法。
方法一:丙烷直接脱氢法
(1)丙烷直接脱氢的主要反应为下向装有催化剂的恒压密闭容器中以投料发生反应。平衡时,丙烷的转化率45%。用分压表示该反应的平衡常数___________;增大的值可提高丙烷的平衡转化率,解释其原因为___________
方法二:丙烷氧化脱氢法
(2)丙烷氧化脱氢制丙烯时,主要发生反应。已知:氢气的燃烧热;水的汽化热;结合,可计算___________
方法三:丙烷与耦合法
(3)丙烷与耦合法制丙烯时,主要发生如下反应:
i.
ii.
iii.
iv.
时,将按体积比为1:1充入一恒压密闭容器中进行反应,实验测得体系中的转化率和的选择性、的平衡产率随催化剂组成和压强的变化分别如图3和图4所示。

已知:的选择性越高,副产物的含量越低。
耦合法制丙烯适宜选择的生产条件为___________;随压强增大的平衡产率先增大后减小的原因为___________
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知识点:盖斯定律与热化学方程式转化率的相关计算及判断 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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丙烯是重要的化工原料,利用丙烷制备丙烯通常有三种方法。
方法一:丙烷直接脱氢法
(1)丙烷直接脱氢的主要反应为 。600℃、0.4下,向装有催化剂的恒压密闭容器中以投料,发生反应。丙烷的转化率()随时间(t)变化的曲线如图1所示。

①该体系达到平衡状态的标志为___________(填选项字母)。
A.单位时间内,消耗的物质的量等于生成的物质的量
B.体系中气体的密度不再改变
C.单位体积内气体的分子数不再改变
D.的分压不再改变
②用分压表示该反应的平衡常数___________;增大的值可提高丙烷的平衡转化率,解释其原因为___________
方法二:丙烷氧化脱氢法
(2)丙烷氧化脱氢制丙烯时,主要发生反应 。已知:氢气的燃烧热;水的气化热;结合,可计算___________;与方法一相比,方法二的优点为___________(写出一点即可)。
(3)我国科研机构利用计算机模拟得出:在表面,丙烷催化氧化脱去第一个H的反应历程可能有两种(如图2所示),其中表示过渡态。

由上图分析可知,丙烷氧化脱去的第一个H是与___________(填“”或“”)中的O结合,原因为___________
方法三:丙烷与耦合法
(4)丙烷与耦合法制丙烯时,主要发生如下反应:
i. ii.
iii. iv.
在580℃时,将按体积比为充入一恒压密闭容器中进行反应,实验测得体系中的转化率和的选择性、的产率随催化剂组成和压强的变化分别如图3(a)和(b)所示。

已知:的选择性越高,副产物的含量越低。
耦合法制丙烯适宜选择的生产条件为___________;随压强增大的平衡产率先增大后减小的原因为___________
丙烯是重要的化工原料,目前生产丙烯主要有丙烷脱氢、丙烷与二氧化碳耦合、电解等技术。
方法一:丙烷直接脱氢法制丙烯
已知:CH3CH2CH3(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(1) H=akJ·mol-1
2CH3CH=CH2(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(1) H=bkJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=H2O(1) H=ckJ·mol-1
(1)写出丙烷脱氢生成丙烯和氢气的热化学方程式:____
(2)600℃、0.4MPa下,向装有催化剂的恒压密闭容器中,以=1投料,发生丙烷脱氢生成丙烯的反应,丙烷的转化率(α)随时间(t)变化的曲线如图所示:

则该体系达到平衡状态的标志为____(填选项字母)。
A.单位时间内消耗C3H8(g)的物质的量等于生成H2(g)的物质的量
B.体系中气体的密度不再改变
C.单位体积内气体的分子数不再改变
D.H2O(g)的分压不再改变
(3)平衡时水的分压约为___,增大的值可提高丙烷的转化率,解释其原因:___
方法二:丙烷与二氧化碳耦合法制丙烯
(4)丙烷与CO2耦合法制丙烯时,主要发生如下反应:
①C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)
②C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g)
③3CO2(g)+9H2(g) C3H6(g)+6H2O(g)
④CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
在580℃时,将C3H8和CO2按体积比1:1充入一恒压密闭容器中进行反应,实验测得体系中C3H8(g)、CO2(g)的转化率和C3H6(g)的选择性、C3H6(g)的产率随催化剂组成和压强的变化分别如图甲和图乙所示:

已知:C3H6(g)的选择性越高,副产物的含量越低。
耦合法制丙烯适宜选择的生产条件为____,随压强增大C3H6的平衡产率先增大后减小的原因为___
方法三:电解法制丙烯
(5)在酸性电解质溶液中,以惰性材料作电极,将转化为丙烯的原理如图所示:

①太阳能电池的负极是____(填“a”或“b”);
②生成丙烯的电极反应式是____
丙烯是重要的化工原料,目前生产丙烯主要有丙烷脱氢、丙烷与二氧化碳耦合等技术。
方法一:丙烷在催化剂作用下直接脱氢法制丙烯
已知:主反应 Ⅰ:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)ΔH1>0
副反应 Ⅱ:C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g)
(1)反应Ⅰ自发进行的条件___________
(2)一定温度下,向1L恒容密闭容器中通入0.6mol C3H8,压强为0.75MPa,反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)为:p(C3H8)=0.5MPa、p(CH4)=0.075MPa,则该温度下,用物质的量浓度表示反应Ⅰ的平衡常数Kc的数值为___________
(3)下列说法正确的是___________
A.通过充入惰性气体增大压强,不改变反应Ⅰ的反应速率
B.恒温恒压条件下,ΔH1保持不变,说明反应Ⅰ达到平衡状态
C.若只发生反应Ⅰ,恒压条件下,向原料气中掺入水蒸气,可增大反应的平衡常数,提高丙烯的产率
D.已知高温条件下,C-C键比C-H键更易断裂,则制备丙烯应选择较低温度下的高效催化剂

方法二:丙烷与二氧化碳耦合法制丙烯
(4)以In/Zn作为催化剂,丙烷与二氧化碳可通过耦合法制丙烯,主要发生如下反应:
Ⅰ:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)
Ⅱ:C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g)
Ⅲ:CO2(g)+9H2(g) C3H6(g)+6H2O(g)
Ⅳ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
在580℃时,将C3H8和CO2按体积比1:1充入一恒压密闭容器中进行反应,实验测得体系中C3H8(g)、CO2(g)的转化率和C3H6(g)的选择性随催化剂组成变化如图甲,体系中C3H8(g)、CO2(g)的平衡转化率和C3H6(g)的平衡产率随压强变化如图乙。
   
已知:C3H6(g)的选择性越高,副产物的含量越低。
耦合法制丙烯适宜选择的生产条件为___________,随压强增大C3H6(g)的平衡产率先增大后减小的原因为___________

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