Question

【題目】化學(xué)反應(yīng)條件是研究化學(xué)反應(yīng)的重要方向。

（1）化工原料異丁烯（C4H8）可由異丁烷（C4H10）直接催化脫氫制備：C4H10（g） C4H8（g）+H2（g） △H=+139kJ·mol-1

一定條件下，以異丁烷為原料生產(chǎn)異丁烯，在202kPa和808kPa下異丁烷平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。

①p1=_______kPa，選擇異丁烯制備的溫度條件是550~600℃的理由是_________________。

②若平衡混合氣中異丁烯的體積分?jǐn)?shù)為25%，則異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率為_______%（保留小數(shù)點(diǎn)后1位）。

（2）異丁烷催化脫氫制備異丁烯的研究熱點(diǎn)是催化活性組分以及載體的選擇。下表是以V-Fe-K-0為催化活性物質(zhì)，反應(yīng)時(shí)間相同時(shí)，測得的不同溫度、不同載體條件下的數(shù)據(jù)。

溫度/℃		570	580	590	600	610
以r-Al2O3為載體	異丁烷轉(zhuǎn)化率／％	36.41	36.49	38.42	39.23	42.48
	異丁烯收率／％	26. 17	27. 11	27.51	26.56	26.22
以TiO2為載體	異丁烷轉(zhuǎn)化率／％	30.23	30.87	32.23	33.63	33.92
	異丁烯收率／％	25.88	27.39	28.23	28.81	29.30

說明：收率=（生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物的原料量/原料的進(jìn)料量）×100%

①由上表數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是____________（填字母序號）。

a 載體會(huì)影響催化劑的活性 b 載體會(huì)影響催化劑的選擇性 c 載體會(huì)影響化學(xué)平衡常數(shù)

②分析以γ-Al2O3為載體時(shí)異丁烯收率隨溫度變化的可能原因：__________。

（3）工業(yè)上用復(fù)合氧化鈷（組成為Co3O4）、碳酸鋰以Li/Co（原子比）=1混合，在空氣中900℃下加熱5小時(shí)制備鋰離子電池正極材料LiCo O2，寫出制備LiCoO2的化學(xué)方程式__________。廢舊的鋰離子電池需要回收，“放電處理”廢舊的鋰離子電池有利于鋰在正極回收的原因是____________。

Answer 1

【答案】202 該反應(yīng)催化劑活性在550 - 600℃最大，且在此溫度下轉(zhuǎn)化率巳經(jīng)很高，再升高溫度轉(zhuǎn)化率提高不大，但消耗能量多 33.3 ab 溫度低于590℃，溫度升高，催化劑的活性增強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，C4H10（g）C4H8（g）+H2（g）正向移動(dòng)，異丁烯收率增大，溫度高于590℃，催化劑的選擇性降低，異丁烯收率減小 4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2 +6CO2 “放電處理”廢舊的鋰離子電池有利于鋰離子向正極遷移而聚集

【解析】

（1）①異丁烷制備異丁烯的反應(yīng)是氣體分子數(shù)增多的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，異丁烷平衡轉(zhuǎn)化率減小，所以P1小于P2，即P1=202kPa。一方面，催化劑需要合適的溫度活性才會(huì)最好，另一方面，異丁烷制備異丁烯的反應(yīng)是個(gè)吸熱反應(yīng)，溫度太低，異丁烷的轉(zhuǎn)化率太低，溫度太高，異丁烷的轉(zhuǎn)化率增大程度不大，且會(huì)消耗大量的能量。即該反應(yīng)催化劑活性在550 - 600℃最大，且在此溫度下轉(zhuǎn)化率巳經(jīng)很高，再升高溫度轉(zhuǎn)化率提高不大，但消耗能量多,故答案為：202；該反應(yīng)催化劑活性在550 - 600℃最大，且在此溫度下轉(zhuǎn)化率巳經(jīng)很高，再升高溫度轉(zhuǎn)化率提高不大，但消耗能量多；

②設(shè)異丁烷起始值為1，變化值為x，則，25%=，解得x=，則異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率==33.3%，故答案為：33.3%；

（2）①a．由表格可知，溫度相同時(shí)，載體不同，異丁烷轉(zhuǎn)化率不同，故載體會(huì)影響催化劑活性，a正確；

b．由表格可知，溫度相同時(shí)，載體不同，異丁烯的收率不同，故載體會(huì)影響催化劑的選擇性，b正確；

c．化學(xué)平衡常數(shù)只和溫度有關(guān)，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，c錯(cuò)誤；

綜上所述，ab正確，故答案為：ab；

②溫度低于590℃，溫度升高，催化劑的活性增強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，C4H10（g）C4H8（g）+H2（g）正向移動(dòng)，異丁烯收率增大，溫度高于590℃，催化劑的選擇性降低，異丁烯收率減小，故答案為：溫度低于590℃，溫度升高，催化劑的活性增強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，C4H10（g）C4H8（g）+H2（g）正向移動(dòng)，異丁烯收率增大，溫度高于590℃，催化劑的選擇性降低，異丁烯收率減小；

（3）結(jié)合原子守恒、得失電子守恒可得方程式為：4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2 +6CO2，放電時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，即“放電處理”廢舊的鋰離子電池有利于鋰離子向正極遷移而聚集，故答案為：4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2 +6CO2；“放電處理”廢舊的鋰離子電池有利于鋰離子向正極遷移而聚集。