Question

【题目】丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径，其热化学方程式为：C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH。请回答下列相关问题。

(1)下表为部分键能数据，据此可算出△H=_________kJ/mol。

化学键	C—C	C=C	C—H	H—H
键能（kJ/mol）	332	611	414	436

(2)一定温度下，向2L的密闭容器中充入2molC3H8发生脱氢反应，经过10min达到平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.4倍。

①0～10 min内氢气的生成速率v(H2)=__________，C3H8的平衡转化率为_________。

②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是___________。

A.混合气体的平均分子量保持不变

B. C3H6与H2的物质的量之比保持不变

C.混合气体的密度保持不变

D. C3H8的分解速率与C3H6的消耗速率相等

（3）脱氢反应分别在压强为p1和p2时发生，丙烷及丙烯的平衡物质的量分数随温度变化如图所示。

①压强：p1______p2(填“>”或“<”)。

②为了同时提高反应速率和反应物的平衡转化率，可采取的措施是__________。

③若p1=0.1 MPa，起始时充入丙烷发生反应，则Q点对应温度下，反应的平衡常数Kp_____(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n(氩气)/n(丙烷)越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是___________________。

Answer 1

【答案】+113 0.04 mol／(L·min) 40% AD ＞ 升高温度 0.0125MPa（单位可不带） 恒压条件下，增大氩气的比例，相当于减压，从而使平衡正向移动，提高了丙烷的平衡转化率

【解析】

(1)根据反应热△H=反应物总键能-生成物总键能列式计算；

(2)一定温度下，向2L的密闭容器中充入2molC3H8发生脱氧反应，经过10min达到平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.4倍，则反应后气体总物质的量=×2mol =2.8mol。然后根据三段式列式计算出反应过程中各物质的转化量和平衡量，再分析解答；

(3)①根据图像和反应的方程式可知，随温度升高，丙烯的物质的量分数增加，丙烷的物质的量分数减少，说明升温平衡正向进行；温度一定时，p2压强下丙烯物质的量分数大于p1状态，据此分析解答；

②根据影响化学反应速率和平衡转化率的方法分析判断；

③根据图像可知，丙烷在Q点物质的量分数为50%，根据三段式列式计算出反应过程中各物质的转化量和平衡量，平衡常数Kp═计算；

④该反应为气体分子数增加的反应，随着氩气比例的增加，降低了反应体系各气体的分压，相当于减压，结合平衡移动的方向分析解答。

(1)反应热△H=反应物总键能-生成物总键能=(2×332+8×414)-(6×414+332+611+436) kJ/mol =+113 kJ/mol，故答案为：+113；

(2)一定温度下，向2L的密闭容器中充入2molC3H8发生脱氧反应，经过10min达到平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.4倍，则反应后气体总物质的量=×2mol =2.8mol。

①设生成的丙烯物质的量为xmol，

可逆反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)

开始(mol) 2 0 0

反应(mol) x x x

平衡(mol) 2-x x x

反应后气体总物质的量=(2-x+x+x)mol=2.8mol，x=0.8，0～10min内氢气的生成速率v(H2)===0.04mol/(L·min)；C3H8的平衡转化率=×100%=×100%=40%，故答案为：0.04mol/(L·min)；40%；

②A. 反应前后气体总质量不变，气体的物质的量逐渐增大，因此混合气体的平均分子量是一个变量，当混合气体的平均分子量保持不变，说明反应达到平衡状态，故A正确；

B. 根据方程式C3H6与H2的物质的量之比始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；

C．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，则气体密度始终保持不变，不能据此判断平衡状态，故C错误；

D．C3H8分解速率与C3H6消耗速率相等，C3H6也等于的生成速率，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确；

答案选AD；

(3)①根据图像，随温度升高，丙烯的物质的量分数增加，丙烷的物质的量分数减少，说明升温平衡正向进行，正反应为吸热反应，反应的△H＞0；C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)，温度一定时，压强越大，平衡逆向进行，p2压强下丙烯物质的量分数大于p1状态，说明p1＞p2，平衡正向进行，故答案为：＞；

②增大化学反应速率的方法有：增大浓度、升高温度、加入催化剂、增大压强等，增大转化率的方法有：减小压强、升高温度、减小生成物浓度等，所以要增大反应速率和增大转化率需要改变的条件是升高温度，故答案为：升高温度；

③设丙烷物质的量为1mol，消耗物质的量为ymol，根据图像可知，丙烷在Q点物质的量分数为50%，

C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)

起始量(mol) 1 0 0

变化量(mol) y y y

平衡量(mol) 1-y yy

=50%，y=，总物质的量=1+y=mol，平衡常数Kp═=0.0125MPa，故答案为：0.0125MPa；

④该反应为气体分子数增加的反应，随着氩气比例的增加，降低了反应体系各气体的分压，相当于减压，减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，从而提高丙烷脱氢转化率，故答案为：恒压条件下，增大氩气的比例，相当于减压，从而使平衡正向移动，提高了丙烷的平衡转化率。