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;

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。

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容易得到的副产物有CO和,其中相对较多的副产物为________________;上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,主要降低下列变化中________填字母的能量变化.

A. B.

C. D.

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①压强________填“”或“”.

②在、条件下,b点时________填“”或“”.

③已知:反应速率,、分别为正、逆反应速率常数,x为物质的量分数,若b点对应的坐标参数为,计算b处的________保留3位有效数字.

(3)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应制合成气的主要反应Ⅰ、Ⅱ的为以分压表示的平衡常数与T的关系如下图所示.

①反应Ⅱ的________填“大于”“等于”或“小于”.

②点时,反应的________填数值.

③在恒容密闭容器中充入、只发生反应Ⅱ,图中d点处达到平衡时,CO的转化率为________;达到平衡时,向容器中再充入、,重新达到平衡时,CO的平衡转化率________填“增大”“减小”或“不变”.

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