17.低碳烯烴(乙烯、丙烯、丁烯等)作為重要的基本化工原料,在現(xiàn)代石油和化學(xué)工業(yè)中起著舉足輕重的作用。一定條件下,碘甲烷(CH
3I)熱裂解制低碳烯烴的主要反應(yīng)有:
反應(yīng)Ⅰ2CH
3I(g)?C
2H
4(g)+2HI(g)ΔH
1K
p1=a
反應(yīng)Ⅱ3C
2H
4(g)?2C
3H
6(g)ΔH
3K
p2=b
反應(yīng)Ⅲ2C
2H
4(g)?C
4H
8(g)ΔH
3K
p3=c
反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在不同溫度下的分壓平衡常數(shù)K
p如表1,回答下列問(wèn)題:
表1
T/Kp |
298K |
323K |
423K |
523K |
623K |
723K |
反應(yīng)Ⅰ |
7.77×10-8 |
1.65×10-6 |
1.05×10-2 |
2.80 |
1.41×102 |
2.64×103 |
反應(yīng)Ⅱ |
7.16×1013 |
2.33×1012 |
1.48×108 |
3.73×105 |
6.42×103 |
3.40×102 |
反應(yīng)Ⅲ |
2.66×1011 |
6.04×109 |
1.40×105 |
1.94×102 |
2.24 |
8.99×10-2 |
(1)ΔH
1
0(填“>”或“<”,下同)。
(2)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,若存在副反應(yīng):4C
3H
6(g)?3C
4H
8(g)ΔH
4K
p4則K
p=
(用含有b、c的代數(shù)式表達(dá)),結(jié)合表1數(shù)據(jù)分析ΔH
4
0。
(3)控制條件只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,測(cè)得壓強(qiáng)對(duì)平衡體系中n(C
3H
6)/n(C
2H
4)的影響如表2。
p/MPa |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
1.2 |
1.4 |
1.6 |
1.8 |
2.0 |
|
1.42 |
1.75 |
1.98 |
2.15 |
2.30 |
2.42 |
2.53 |
2.63 |
2.72 |
2.80 |
隨壓強(qiáng)增大
不斷增大的原因可能是
。
(4)結(jié)合信息,請(qǐng)推測(cè)有利于提高乙烯產(chǎn)率的措施
。
(5)其它條件不變,向容積為1L的密閉容器中投入1molCH
3I(g),假定只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,溫度對(duì)平衡體系中乙烯、丙烯和丁烯所占物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的影響如圖,715K時(shí)CH
3I(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為
,反應(yīng)Ⅰ以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)K
x=
。
(6)GaAs的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示,將Mn摻雜到GaAs的晶體中得到稀磁性半導(dǎo)體材料如圖乙所示。
①圖甲中,GaAs的相對(duì)分子質(zhì)量為M,晶體密度為ρg?cm
-3,N
A表示阿伏加德羅常數(shù)的值,則晶胞中距離最近的兩個(gè)Ga原子間距離為
nm(列出計(jì)算式)。
②圖乙中摻雜Mn之后,晶體中Mn、Ga、As的原子個(gè)數(shù)比為
。