17.丙烯是工業(yè)上合成精細(xì)化學(xué)品的原料,隨著天然氣和頁巖氣的可用性不斷提高,制取丙烯的技術(shù)受到人們越來越多的關(guān)注。
(1)主反應(yīng)Ⅰ:C
3H
8(g)?C
3H
6(g)+H
2(g)ΔH
1副反應(yīng)Ⅱ:C
3H
8(g)?C
2H
4(g)+CH
4(g)ΔH
2已知H
2、丙烷(C
3H
8)和丙烯(C
3H
6)的燃燒熱(ΔH)分別是-285.8kJ?mol
-1、-2220kJ?mol
-1和-2051kJ?mol
-1,則ΔH=
kJ?mol
-1。主反應(yīng)Ⅰ在
(填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”)時能自發(fā)進行。
(2)一定溫度下,向總壓恒定為pkPa的容器中充入一定量C
3H
8氣體,在催化作用下,發(fā)生上述反應(yīng)制備C
3H
6。
①下列情況表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是
(填標(biāo)號)。
A.氣體密度不再改變
B.體系壓強不再改變
C.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
D.單位時間內(nèi)消耗C
3H
8的物質(zhì)的量與生成C
3H
6的物質(zhì)的量相等
②從平衡移動的角度判斷,達(dá)到平衡后通入N
2的作用是
。
(3)在溫度為T時,向起始壓強為120kPa的恒壓容器中通入4molC
3H
8和6molN
2發(fā)生反應(yīng),經(jīng)10min反應(yīng)達(dá)到平衡,C
3H
8的平衡轉(zhuǎn)化率與通入氣體中C
3H
8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖所示。該條件下,C
3H
8的選擇性為80%,則0~10min內(nèi)生成C
3H
6的平均速率為
kPa?min
-1;反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K
p=
kPa(以分壓表示,分壓=總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),保留一位小數(shù))。
(4)向恒溫剛性密閉容器中通入一定體積比的C
3H
8、O
2、N
2的混合氣體,已知某反應(yīng)條件下只發(fā)生如下反應(yīng)(k、k′為速率常數(shù)):
反應(yīng)Ⅲ:2C
3H
8(g)+O
2(g)═2C
3H
6(g)+2H
2O(g)k
反應(yīng)Ⅳ:2C
3H
6(g)+9O
2(g)═6CO
2(g)+6H
2O(g)k′
實驗測得丙烯的凈生成速率方程為v(C
3H
6)=kp(C
3H
8)-k′p(C
3H
6),可推測丙烯的濃度隨時間的變化趨勢為
,其理由是
。