题目内容
【题目】生产医用防护口罩的原料聚丙烯纤维属于有机高分子材料,其单体为丙烯。丙烯除了合成聚丙烯外,还广泛用于制备1,2—二氯丙烷、丙烯醛、丙烯酸等。请回答下列问题:
Ⅰ.工业上用丙烯加成法制备1,2—二氯丙烷,主要副产物为3—氯丙烯,反应原理为:
①
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②
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(1)已知
的活化能
(逆)为
,则该反应的
(正)活化能为_____
。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的
和
,在催化剂作用下发生反应①②,容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。
时间/min | 0 | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 | 360 |
压强/kPa | 80 | 74.2 | 69.4 | 65.2 | 61.6 | 57.6 | 57.6 |
用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率,即
,则反应①前180min内平均反应速率
____
(保留小数点后2位)。
Ⅱ.丙烯的制备方法
方法一:丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下:
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(3)①某温度下,在刚性容器中充入
,起始压强为10kPa,平衡时总压为14kPa,
的平衡转化率为______。该反应的平衡常数
______kPa(保留小数点后2位)。
②总压分别为100kPa、10kPa时发生该反应,平衡体系中
和
的物质的量分数随温度变化关系如图所示:
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10kPa时,
和
的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是_____、______。
方法二:丙烷氧化脱氢法制备丙烯还生成
、
等副产物,制备丙烯的反应如下:
。在催化剂作用下
的转化率和
的产率随温度变化关系如图所示。
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(4)①图中
的转化率随温度升高而上升的原因是_________。
②575℃时,
的选择性为___。(
的选择性=
)
③基于上述研究结果,能提高
选择性的措施是______。
【答案】132 0.08 40% 2.67 Z Y 温度升高,反应速率增大(或温度升高,催化剂的活性增大) 50% 选择相对较低的温度(或选择更合适的催化剂)
【解析】
(1)反应
可由反应①-②得到,故该反应的
=
=(-134+102)kJ/mol=-32 kJ/mol,所以
(正)-
(逆)=-32 kJ/mol,
(正)=132 kJ/mol;
(2)由于反应②前后系数之和相等,故压强的变化均由反应①造成,180min时压强变化
为80-65.2=14.8kPa,所以
;
(3)①设丙烷压强的变化为
,同温同容下压强之比等于物质的量之比,由题意可得
反应后压强为
,解得
,C3H8的转化率为
,
;
②正反应吸热,升高温度,平衡正向移动,C3H8的物质的量分数减小,C3H6的物质的量分数增大;根据方程式,该反应为气体体积增大的反应,增大压强,C3H8 和C3H6的物质的量分数都增大,因此表示10kPa时,C3H8的物质的量分数随温度变化关系的曲线是Z,表示10kPa时C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线是Y;
(4)①温度升高,反应速率加快,同时温度升高,催化剂的活性增大,因此C3H8的转化率随温度升高而上升;
②由图可知,575 ℃时, C3H8的转化率为34% ,C3H6的产率为17%,即参加反应的C3H8为34%,生成的C3H6为17% ,故C3H6的选择性为
;
③由图可知.温度低时C3H6的选择性高,故能提高C3H6选择性的措施是选择相对较低的温度,或者是寻找选择性更高的催化剂;