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石油工業(yè)的副產(chǎn)物正丁烷能發(fā)生催化脫氫和催化裂解生成烯烴,其反應(yīng)如下:
催化脫氫:I.C4H10→C4H8+H2
催化裂解:II.C4H10→C3H6+CH4
III.C4H10→C2H4+C2H6
已知:C4H8和C3H6均為重要的中間產(chǎn)物,可以進(jìn)一步發(fā)生催化裂解
(1)下表為各物質(zhì)在25℃,101kPa下的燃燒熱:
物質(zhì) C4H10 C3H8 C3H6 CH4
ΔH(kJ?mol-1 -2878.5 -2219.9 -2058.5 -890.3
則在該溫度和壓強(qiáng)下反應(yīng)II的ΔH=
+70.3
+70.3
kJ?mol-1。
(2)在Ni催化劑上催化脫氫的反應(yīng)歷程如圖1所示(*表示吸附態(tài),TS為過渡態(tài),部分物質(zhì)省略)。

催化脫氫歷程中活化能最大的為
(填序號)。1-丁烯的解吸為
吸熱
吸熱
(填“吸熱”或“放熱”)過程。某科學(xué)團(tuán)隊(duì)欲改進(jìn)此催化劑,以得到更多的1-丁烯,則需要使1-丁烯的解吸能
減小
減小
(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(3)T℃時(shí),將一定量的正丁烷通入含有催化劑的恒容密閉容器中,各產(chǎn)物的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖2所示。請從速率角度,解釋t時(shí)刻后n(C3H6)下降的原因:
丙烯進(jìn)一步裂解產(chǎn)生乙烯的速率超過了正丁烷和1-丁烯裂解產(chǎn)生丙烯的速率
丙烯進(jìn)一步裂解產(chǎn)生乙烯的速率超過了正丁烷和1-丁烯裂解產(chǎn)生丙烯的速率
。

(4)T℃時(shí),通過改變催化劑,可使上述容器中僅發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,平衡后壓強(qiáng)為100kPa,正丁烷的轉(zhuǎn)化率為40%,丙烯和乙烯的選擇性之和為30%[產(chǎn)物的選擇性=
該產(chǎn)物的物質(zhì)的量
轉(zhuǎn)化后正丁烷的物質(zhì)的量
],則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=
28
3
28
3
kPa(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(5)由于烷烴催化脫氫和裂解所得的乙烯產(chǎn)率較低,科學(xué)家利用電解來制備乙烯,原理如圖3所示。固體電解質(zhì)(BZCYYb)可傳導(dǎo)質(zhì)子,則陽極反應(yīng)為
C2H6-2e-=C2H4+2H+
C2H6-2e-=C2H4+2H+
.

【答案】+70.3;④;吸熱;減??;丙烯進(jìn)一步裂解產(chǎn)生乙烯的速率超過了正丁烷和1-丁烯裂解產(chǎn)生丙烯的速率;
28
3
;C2H6-2e-=C2H4+2H+
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:22引用:1難度:0.6
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。

    ①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2。
    ②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號)。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強(qiáng)
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時(shí)間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     
    。

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:62引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時(shí)A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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