Question

12．丙烯（C₃H₆）是制造聚丙烯、丙烯腈等化工產(chǎn)品的原料．目前正在開發(fā)丙烷（C₃H₈）裂解制取丙烯，其原理為C₃H₈（g）?C₃H₆（g）+H₂（g）△H．回答下列問題：
（1）下表為幾種共價鍵的鍵能．

共價鍵	C-C	C=C	C-H	H-H
鍵能/KJ•mol-1	348	615	413	436

則上述丙烷裂解反應(yīng)的△H=+123KJ/mol
（2）在密閉容器中充入一定量的丙烷和適量的稀有氣體，測得丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示．
①圖中壓強p₁＜（填“＞”“＜”或“=”，下同）p₂；
②B點在0.2Mpa及對應(yīng)溫度下，v（正）＞v（逆）．
③圖中A點的平衡常數(shù)K=8.33KPa（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）．
④提高丙烷轉(zhuǎn)化率的措施是升溫（任填一種）
（3）丙烷在脫氫生成丙烯時還會生成乙烯，該副反應(yīng)的化學(xué)方程式為C₃H₈$\stackrel{催化劑}{→}$C₂H₄+CH₄；
（4）近年來研究人員采用了添加二氧化碳重整丙烷制取丙烯，其原理為C₃H₈（g）+CO₂（g）?C₃H₆（g）+CO（g）+H₂O（g），有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示．
不同溫度下C₃H₈脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率

n（CO2）/n（C3H8）溫度/K	600	700	800	900	1000
0：1	1.0%	6.3%	24.4%	59.6%	87.0%
1：1	2.7%	12.9%	41.6%	78.0%	94.5%
1：2	3.7%	17.2%	50.9%	85.3%	97.1%
1：3	4.0%	20.5%	57.7%	89.5%	98.2%

①二氧化碳重整丙烷制取丙烯的反應(yīng)屬于吸熱（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)．
②從表中數(shù)據(jù)可知，最合適的$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（{C}_{3}{H}_{8}）}$=1：3．
③二氧化碳重整法相對于丙烷直接裂解脫氫制丙烯的優(yōu)點是可以提高丙烷的轉(zhuǎn)化率，可以將二氧化碳資源化利用的同時得到燃氣．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
（2）圖象分析可知，丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高增大，說明反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0，一定溫度下壓強越大平衡逆向進行，丙烷轉(zhuǎn)化率降低，P₁＜P₂，
①分析圖象變化可知，一定溫度下，丙烷轉(zhuǎn)化率隨壓強增大減小，所以P₁＜P₂＜0.2MPa，故答案為：＜；
②B點在0.2Mpa及對應(yīng)溫度下，未達到平衡狀態(tài)，若達到平衡狀態(tài)需要增大丙烷的轉(zhuǎn)化率；
③圖中A點結(jié)合好像平衡三行計算得到物質(zhì)的量，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，反應(yīng)的平衡常數(shù)=$\frac{生成物平衡分壓冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡分壓冪次方乘積}$；
④提高丙烷轉(zhuǎn)化率的措施是促進平衡正向進行，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向進行；
（3）丙烷在脫氫生成丙烯時還會生成乙烯，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（4）①二氧化碳重整丙烷制取丙烯的反應(yīng)，C₃H₈脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高轉(zhuǎn)化率增大，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
②圖表數(shù)據(jù)比較可知一定溫度下，$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（{C}_{3}{H}_{8}）}$=1：3時，C₃H₈脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率最大；
③二氧化碳重整法相對于丙烷直接裂解脫氫制丙烯的優(yōu)點，丙烷轉(zhuǎn)化率增大，生成的一氧化碳可以做燃料，資源充分利用．

解答 解：（1）丙烷（C₃H₈）裂解制取丙烯，其原理為C₃H₈（g）?C₃H₆（g）+H₂（g），△H=2×348KJ/mol+8×413KJ/mol-615KJ/mol-348KJ/mol-6×413KJ/mol--436KJ/mol=+123KJ/mol，
故答案為：+123KJ/mol；
（2）圖象分析可知，丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高增大，說明反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0，一定溫度下壓強越大平衡逆向進行，丙烷轉(zhuǎn)化率降低，P₁＜P₂，
①分析圖象變化可知，一定溫度下，丙烷轉(zhuǎn)化率隨壓強增大減小，所以P₁＜P₂＜0.2MPa，故答案為：＜；
②B點在0.2Mpa及對應(yīng)溫度下，未達到平衡狀態(tài)，若達到平衡狀態(tài)需要增大丙烷的轉(zhuǎn)化率，平衡正向進行，v（正）＞v（逆），故答案為：＞；
③圖中A點丙烷轉(zhuǎn)化率為0.2，結(jié)合化學(xué)平衡三行計算得到物質(zhì)的量，設(shè)丙烷物質(zhì)的量為1mol，
                         C₃H₈（g）?C₃H₆（g）+H₂（g）
起始量（mol）        1                0              0
變化量（mol）       0.2               0.2             0.2
平衡量（mol）       0.8                0.2            0.2
用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，反應(yīng)的平衡常數(shù)=$\frac{生成物平衡分壓冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡分壓冪次方乘積}$=$\frac{0.2MPa×\frac{0.2}{1.2}×0.2MPa×\frac{0.2}{1.2}}{0.2MPa×\frac{0.8}{1.2}}$=0.00833MPa=8.33KPa，
故答案為：8.33KPa；
④C₃H₈（g）?C₃H₆（g）+H₂（g），△H=+123KJ/mol，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，提高丙烷轉(zhuǎn)化率的措施是促進平衡正向進行，升溫平衡正向進行，故答案為：升溫；
（3）丙烷在脫氫生成丙烯時還會生成乙烯，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式為：C₃H₈$\stackrel{催化劑}{→}$C₂H₄+CH₄，
故答案為：C₃H₈$\stackrel{催化劑}{→}$C₂H₄+CH₄；
（4）①圖表數(shù)據(jù)分析得到，C₃H₈脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高轉(zhuǎn)化率增大，說明升溫平衡正向進行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；
②圖表數(shù)據(jù)比較可知一定溫度下，$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（{C}_{3}{H}_{8}）}$=1：3時，C₃H₈脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率最大，故答案為：1：3；
③二氧化碳重整法相對于丙烷直接裂解脫氫制丙烯的優(yōu)點，丙烷轉(zhuǎn)化率增大，生成的一氧化碳可以做燃料，資源充分利用，優(yōu)點是可以提高丙烷的轉(zhuǎn)化率，可以將二氧化碳資源化利用的同時得到燃氣，故答案為：可以提高丙烷的轉(zhuǎn)化率，可以將二氧化碳資源化利用的同時得到燃氣．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、化學(xué)平衡常數(shù)的分析應(yīng)用，注意題干信息的理解和圖象變化、數(shù)據(jù)處理的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．