题目内容
【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
,请回答下列相关问题。
下表为部分键能数据,据此可算出
___________
。
化学键 |
|
|
|
|
键能 | 332 | 611 | 414 | 436 |
一定温度下,向
的密闭容器中充入
发生脱氢反应,经过
达到平衡状态,测得平衡时气体压强是开始的
倍。
内氢气的生成速率
_______,
的平衡转化率为_______。
下列情况能说明该反应达到平衡状态的是____________
填标号
。
A.混合气体的平均相对分子质量保持不变
与
的物质的量之比保持不变
C.混合气体的密度保持不变
的分解速率与
的消耗速率相等
脱氢反应分别在压强为
和
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:
![]()
压强:
_________
填“
”或“
”
。
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___________。
若
,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
_______
用平衡分压代替平衡浓度计算,分压
总压
物质的量分数
。
实际生产中常在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氧反应,充入氩气的原因是______________。
【答案】
升高温度
提高丙烷的平衡转化率
【解析】
(1)反应热=反应物总键能-生成物总键能;
(2)①平衡压强是起始的1.4倍,因此平衡时气体总物质的量为2.8mol。增加了0.8mol;
求得v(H2)=
,也得到丙烷平衡转化率;
②结合平衡状态的特征分析判断;
(3)①其它条件一定,加压平衡逆向移动,丙烷的平衡百分含量增大;
②升温提高反应速率和反应物的平衡转化率;
③Q点丙烯和氯气的物质的量之比为1:1,因此物质的量分数均为25%,丙烷、丙烯、氯气的平衡分压依次为0.05 MPa、0.25MPa、0.025MPa,求得平衡常数Kp;
④在恒温、恒压的密闭容器中,增大氩气的量,体积增大,相当于减压,从而使得平衡正向移动,提高了丙烷的平衡转化率越大。
反应热
反应物总键能
生成物总键能
;
平衡压强是起始的
倍,因此平衡时气体总物质的量为
,增加了
;
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因此
,丙烷平衡转化率
;
气体平均分子量不变说明气体总物质的量不变,可以证明体系达平衡状态,故A正确;
B.起始只充入了丙烷,
与
的物质的量之比始终为1:1,不能证明体系达平衡状态,故B错误;
C.纯气体体系且恒容,气体密度始终保持不变,不能证明体系是否达平衡状态,故C错误;
D.
的分解速率等于
的生成速率,也就是
的消耗速率与生成速率相等,可以证明体系达平衡状态,故D正确;
故答案为:AD;
其它条件一定,加压平衡逆向移动,丙烷的平衡百分含量增大,因此
;
根据
计算结果或者图像均可知正反应吸热,升温能同时提高反应速率和反应物的平衡转化率;
设丙烷物质的量为1mol,消耗物质的量为x,图象中可知丙烷在Q点物质的量分数为
;
,
,则Q点对应温度下反应的平衡常数Kp
;
该反应的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。