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解答题-原理综合题 适中0.65 引用2 组卷307
丙烯是重要的石油化工中间体，工业上常用丙烷催化脱氢和甲醇催化分解等方法制备。回答下列问题：
I．丙烷催化脱氢法制丙烯：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)     ΔH1=+123.8kJ/mol。
(1)该反应在___________(填“高温”、“低温”或“任意温度”)时可自发进行。
(2)570℃、100kPa，用n(C3H8):n(H2O)=1:9的混合气进行直接脱氢反应，3h后达到平衡，(C3H8的平衡转化率为 80%，脱氢反应的)Kp=________kPa。(结果保留3位有效数字，Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压-总压×物质的量分数)
Ⅱ. 二氧化碳耦合丙烷脱氢制丙烯：
CO2(g)+H2(g)=H2O(g)+CO(g)     ΔH2
CO2(g)+C3H8(g)C3H6(g)+H2O(g)+CO(g)     ΔH3=+165kJ/mol
(3)相同温度下的恒压密闭容器中，在丙烷催化脱氢法的基础上充入CO2，即为二氧化碳耦合丙烷脱氢法，该方法的优点为___________。
(4)下列能说明该体系在恒温恒压密闭容器中反应达到平衡状态的是___________(填序号)。
A．CO2的物质的量分数保持不变
B．n(H2O)：n(CO)保持不变
C．气体密度保持不变
D．速率关系：v(C3H8)=c(C3H6)

Ⅲ. 甲醇催化分解：3CH3OH(g)=C3H6(g)+3H2O(g)
(5)该反应的实验数据遵循 Arhenius 经验公式：(Ea为活化能，假设其受温度影响忽略不计，k为速率常数，R和C为常数)，此经验公式说明对于某个基元反应，当升高相同温度时，其活化能越大，反应速率增大得___________。(填“越多”或“越少”)。根据如图曲线a计算该反应的活化能E，为___________kJ·mol-1。当改变外界条件时，实验数据如图中的曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是___________   。
23-24高二上·辽宁沈阳·期中
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知识点：化学平衡图像分析化学平衡状态的判断方法化学平衡常数的有关计算反应进行方向判据的应用 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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丙烯是制备聚丙烯的单体，在催化剂作用下，可由丙烷直接脱氢制得。
已知：反应I： C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)   ΔH1 = +124. 3kJ·mol-1；
反应II： H2O(g) H2(g)+ O2(g)     ΔH2= +242kJ·mol-1；
(1)丙烷可氧化直接脱氢发生反应III 2C3H8(g) +O2(g) 2C3H6(g)+2H2O(g) ΔH3=___________kJ·mol-1，该反应能自发进行的条件是在___________(填“低温”、“高温”或“任意温度”)下。
(2)向某绝热恒容密闭容器内充入一定量的C3H8和O2，发生反应III．下列能说明该反应达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A．容器内气体的密度不再改变
B．容器内气体的温度不再改变
C．v正(O2)=2v逆 (C3H6)
D．容器内气体的平均摩尔质量不再改变
(3)对于反应III，v正=k正·p2(C3H8)·p2(O2)，v逆=k逆·p2(C3H6)·p2(H2O)。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。在TK下，按初始投料比n(C3H8)：n(O2)=2：1，n(C3H8)：n(O2)=1：1，n(C3H8)：n(O2)=1：2，得到不同压强条件下C3H8的平衡转化率关系图：

①a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为___________ (用字母表示)。
②TK平衡时，点N在线b上，计算N点C3H8的体积分数为___________(保留三位有效数字)。
③TK条件下，某容器测得某时刻p(C3H8)=0.2MPa， p(O2)=0. 7MPa， p(C3H6)=p(H2O)=0. 3MPa，此时，v正：v逆___________ (用 分数表示)。
(4)丙烷分解可制取乙烯，发生反应C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g)，根据Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示，已知Arrhenius经验公式为Rlnk= - +C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。该反应的活化能Ea=___________kJ·mol-1。

(5)丙烷在催化剂表面脱氢生成丙烯的机理如图所示，TS为过渡态，则决定反应速率快慢的步骤是___________ (填 “2→4”“4→6”“6→8”)。
我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和，因此CO2的综合利用是研究热点之一。
(1)以CO2为原料可制取甲醇。
已知：
①H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1
②CH3OH(l)CH3OH(g) ΔH=+38kJ·mol-1
③H2O(l)H2O(g) ΔH=+44kJ·mol-1
则反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(g)的ΔH1=_______kJ·mol-1。
(2)利用CO2与H2合成甲醇涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol-1
一定条件下向某刚性容器中充入物质的量之比为1：3的CO2和H2发生上述反应，在不同催化剂(catl，cat2)下经相同反应时间，CO2转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择=×100%]随温度变化如图甲所示：

①由图可知，催化效果catl_______cat2(填“>”“＜”或“=”)。
②在210℃-270℃间，CH3OH的选择性随温度的升高而下降，可能原因为_______。
③某条件下，达到平衡时CO2的转化率为15%，CH3OH的选择性为80%，则H2的平衡转化率为_______；反应Ⅱ的平衡常数Kp=_______(列出算式即可)。
(3)利用制备的甲醇可以催化制取丙烯，过程中发生如下反应：3CH3OH(g) C3H6(g)+3H2O(g)。该反应的实验数据遵循Arhenius经验公式，如图乙中曲线a所示，已知Arthenius经验公式为Rlnk=-+C(Ea为活化能，假设受温度影响忽略不计，k为速率常数，R和C为常数)，则反应的活化能_______kJ·mol-1。当改变外界条件时，实验数据如图乙中的曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是_______；此经验公式说明对于某个基元反应，当升高相同温度时，其活化能越大，反应速率增大的_______(填“越多”或“越少”)。
丙烯(C3H6)是石油化工行业重要的有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、二氯丙烷、异丙醇等产品。回答下列问题：
(1)丙烷脱氢制备丙烯。由图可得C3H8(g)=C3H6(g)＋H2(g) ΔH=_______kJ·mol-1。

(2)将一定浓度的CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器发生脱氢反应。经相同时间，流出的C3H6、CO和H2浓度随初始CO2浓度的变化关系如下图所示。c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因为_______(用化学方程式表示)。

(3)已知Arrhenius 经验公式为Rlnk=RlnA-(Ea为活化能，k为速率常数，R、A为常数)。丙烷脱氢制备丙烯反应在某条件下的Arrhenius 经验公式的实验数据如图中曲线a所示，其活化能为_______J·mol-1，当其实验数据发生变化如图中b线所示，则可能的原因是_______。

(4)工业上用丙烯加成法制备1，2-二氯丙烷(CH2ClCHClCH3)，副产物为3-氯丙烯(CH2=CHCH2Cl)，反应原理为：
①CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)→CH2ClCHClCH3 (g)
②CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)→CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)
一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH2=CHCH3和Cl2发生反应，容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。
时间/min060120180240300360
压强/kPa8074.269.265.261.65858
该温度下，若平衡时HCl的体积分数为10％。此时CH2=CHCH3的转化率为_______。反应①的压力平衡常数Kp=_______kPa-1(保留小数点后2位)。
(5)一定条件下，CH3CH=CH2与HCl发生反应有①、②两种可能，反应进程中的能量变化如图所示。

保持其他条件不变，若要提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例，可采用的措施是_______。
A．适当提高反应温度B．改变催化剂
C．适当降低反应温度D．改变反应物浓度

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