题目内容

【题目】丁烯(C4H8)是制备线性低密度聚乙烯(LLDPE)的原料之一,可由丁烷(C4H10)催化脱氢制备,C4H10(g)C4H8(g)+H2(g) H=+123kJ·mol1。该工艺过程中生成的副产物有炭(C)、C2H6、C2H4、C4H6等。进料比[]和温度对丁烯产率的影响如图1、图2所示。已知原料气中氢气的作用是活化固体催化剂。

下列分析正确的是

A. 氢气的作用是活化固体催化剂,改变氢气量不会影响丁烯的产率

B. 丁烷催化脱氢是吸热反应,丁烯的产率随温度升高而不断增大

C. 随温度升高丁烯裂解生成的副产物增多,会影响丁烯的产率

D. 一定温度下,控制进料比[]越小,越有利于提高丁烯的产率

【答案】C

【解析】

A. 原料气中氢气的作用是活化固体催化剂,同时氢气也是丁烷催化脱氢的的生成物,增大氢气的浓度,不利于该反应平衡的正向移动,由图1可知维持一定的进料比[],有利于提高丁烯的产率,当[]过大时,丁烯的产率呈下降趋势,故A分析错误;

B.由图2可知,当温度高于590C时,由于副反的发生导致副产物增多,而丁烯的产率是下降的,故B分析错误;

C.由图2可知,当温度高于590C时丁烯裂解生成的副产物增多,丁烯的产率下降,故C分析正确;

D.由图1可知,当进料比[]处于1左右时,丁烯的产率最高,并不是进料比[]越小,越有利于提高丁烯的产率,故D分析错误;

答案选C。

练习册系列答案
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【题目】将甘油(C3H8O3)转化成高附加值产品是当前热点研究方向,如甘油和水蒸气、氧气经催化重整或部分催化氧化可制得氢气,反应主要过程如下:

甘油水蒸气重整

(SPG)

C3H8O3(1)+3H2O(g)3CO2(g)+7H2(g) H1=+128 kJ·mol1

反应I

甘油部分氧化

(POG)

C3H8O3(1)+O2(g)3CO2(g)+4H2(g) H2=-603 kJ·mol1

反应II

甘油氧化水蒸气

重整(OSRG)

C3H8O3(1)+H2O(g)+O2(g)3CO2(g)+H2(g) H3

反应III

(1)下列说法正确的是________(填字母序号)。

a. 消耗等量的甘油,反应I的产氢率最高

b. 消耗等量的甘油,反应Ⅱ的放热最显著

c. 经过计算得到反应Ⅲ的 H3=-237.5 kJ·mol1

d. 理论上,通过调控甘油、水蒸气、氧气的用量比例可以实现自热重整反应,即焓变约为0,这体现了科研工作者对吸热反应和放热反应的联合应用

(2)研究人员经过反复试验,实际生产中将反应Ⅲ设定在较高温度(600~700)进行,选择该温度范围的原因有:催化剂活性和选择性高、__________

(3)研究人员发现,反应I的副产物很多,主要含有:CH4、C2H4、CO、CO2、CH3CHO,CH3COOH等,为了显著提高氢气的产率,采取以下两个措施。

①首要抑制产生甲烷的副反应。从原子利用率角度分析其原因:___________

②用CaO吸附增强制氢。如图1所示,请解释加入CaO的原因:__________

(4)制备高效的催化剂是这种制氢方法能大规模应用于工业的重要因素。通常将Ni分散在高比表面的载体(SiC、Al2O3、CeO2)上以提高催化效率。分别用三种催化剂进行实验,持续通入原料气,在一段时间内多次取样,绘制甘油转化率与时间的关系如图2所示。

①结合图2分析Ni/SiC催化剂具有的优点是_________

②研究发现造成催化效率随时间下降的主要原因是副反应产生的大量碳粉(积碳)包裹催化剂,通过加入微量的、可循环利用的氧化镧(La2O3)可有效减少积碳。其反应机理包括两步:

第一步为:La2O3+CO2La2O/span>2CO3

第二步为:__________(写出化学反应方程式)。

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