Question

【題目】丙烯是一種重要的石油化工原料，丙烷脫氫制丙烯具有顯著的經(jīng)濟價值和社會意義，其中一種工藝原理如下:

①C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)△H1

②C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g) △H2=+81.7kJ/mol

③C2H4(g)+H2(g)C2H6(g) △H3

④C3H8(g) +H2(g) CH4(g)+C2H6(g) △H4=-54.8kJ/mol

(1)計算反應(yīng)③的反應(yīng)熱△H3=______________。

(2)丙烷脫氫平衡常數(shù)、丙烷裂解產(chǎn)物選擇性與溫度關(guān)系如圖1所示，從圖像判斷△H2____0，工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度600-650℃，原因是__________________。

(3)溫度為650℃時，在1L的容器中投入1molC3H8和1molH2發(fā)生反應(yīng)①，計算該條件下C3H8理論脫氫率為(保留3位有效數(shù)字，下同)_________________(已知: )

(4)不同氫烴比和溫度對丙院脫氫平衡轉(zhuǎn)化率的影響如上圖2所示。相同溫度下，增大氫烴比平衡轉(zhuǎn)化率下降的原因是__________________。

(5)丙烯經(jīng)過兩步氧化可制得丙烯酸(用HR表示，其電離常數(shù)Ka=5.55×10-5)。常溫下，丙烯酸鈉的水解常數(shù)為________，將0.2mol/LHR與0.1mol/LNaOH等體積混合，則溶液中的離子濃度大小順序為__________________。

Answer 1

【答案】 -136.5kJ/mol > 溫度低于600℃,脫氫選擇性高，反應(yīng)速率較慢；溫度過高于650℃,反應(yīng)速率快，但丙烯選擇性低，所以選擇600-650℃ 41.4%(或0.414) 氫氣為脫氫反應(yīng)的產(chǎn)物之一，原料中氫氣濃度的增加會抑制反應(yīng)的進行( 1.80×10-10 c(R)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)

【解析】(1)反應(yīng)④—反應(yīng)②即得反應(yīng)③，所以△H3=△H4—△H2= -136.5kJ/mol；

(2)根據(jù)圖象1可知，丙烷脫熱鬧承認(rèn)平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，所以△H2>0；工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度600-650℃，因為溫度低于600℃，脫氫選擇性高，反應(yīng)速率較慢；溫度過高于650℃，反應(yīng)速率快，但丙烯選擇性低，所以選擇600-650℃；

(3)由圖象可知在650℃時，C3H8的脫氫平衡常數(shù)為1，由反應(yīng)①C3H8(g)C3H6(g)+ H2(g)，設(shè)C3H8的脫氫率為x，則平衡時C3H8為(1-x)mol，C3H6 xmol，H2為(1+x)mol，則平衡常數(shù)K==1，則x=0.414或41.4%；

(4)相同溫度下，增大氫烴比，由圖象2可知，丙院脫氫平衡轉(zhuǎn)化率是下降的，因為隨著氫氣量的增加，平衡向左移動，所以丙院脫氫平衡轉(zhuǎn)化率降低；

(5)已知丙烯酸(用HR表示)的電離常數(shù)Ka=5.55×10-5，則烯酸鈉的水解常數(shù)Kh=Kw/Ka =1.0×10-14/5.55×10-5 = 1.80×10-10；將0.2mol/LHR與0.1mol/LNaOH等體積混合后，溶液中的溶質(zhì)為等濃度的NaR和HR的混合溶液，由于HR的電離常數(shù)(Ka=5.55×10-5)大于R—的水解常數(shù)(Kh=1.80×10-10)，所以溶液呈酸性，則溶液中的離子濃度大小順序為c(R)>c(Na+)> c(H+) >c(OH-)。