12.丙烯(C3H6)是制造聚丙烯、丙烯腈等化工产品的原料.目前正在开发丙烷(C3H8)裂解制取丙烯,其原理为C3H8(g)?C3H6(g)+H2(g)△H.回答下列问题:
(1)下表为几种共价键的键能.
 共价键 C-C C=C C-HH-H 
 键能/KJ•mol-1 348 615 413436
则上述丙烷裂解反应的△H=+123KJ/mol
(2)在密闭容器中充入一定量的丙烷和适量的稀有气体,测得丙烷的平衡转化率随温度的变化关系如图所示.
①图中压强p1<(填“>”“<”或“=”,下同)p2
②B点在0.2Mpa及对应温度下,v(正)>v(逆).
③图中A点的平衡常数K=8.33KPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数).
④提高丙烷转化率的措施是升温(任填一种)
(3)丙烷在脱氢生成丙烯时还会生成乙烯,该副反应的化学方程式为C3H8$\stackrel{催化剂}{→}$C2H4+CH4
(4)近年来研究人员采用了添加二氧化碳重整丙烷制取丙烯,其原理为C3H8(g)+CO2(g)?C3H6(g)+CO(g)+H2O(g),有关数据如表所示.
不同温度下C3H8脱氢反应的平衡转化率
n(CO2)/n(C3H8)温度/K 600 700 800900 1000
 0:1 1.0% 6.3% 24.4% 59.6% 87.0%
 1:1 2.7% 12.9% 41.6% 78.0% 94.5%
 1:2 3.7% 17.2% 50.9% 85.3% 97.1%
 1:3 4.0% 20.5% 57.7% 89.5% 98.2%
①二氧化碳重整丙烷制取丙烯的反应属于吸热(填“放热”或“吸热”)反应.
②从表中数据可知,最合适的$\frac{n(C{O}_{2})}{n({C}_{3}{H}_{8})}$=1:3.
③二氧化碳重整法相对于丙烷直接裂解脱氢制丙烯的优点是可以提高丙烷的转化率,可以将二氧化碳资源化利用的同时得到燃气.
11.合成氨原料气H2可通过CO和水蒸气在一定条件下反应制得.
(1)已知CO和H2的燃烧热分别是283.0kJ/mol、285.8kJ/mol,lg液态水变成水蒸气时要吸收2.44kJ的热量;则该反应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-41.12kJ/mol;.
(2)该反应随温度升高正、逆反应平衡常数的变化曲线如图所示,表示K的曲线为B(选填“A”或“B”),理由是正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆向移动,K值减小.
(3)T1℃时,向容积固定为5L的容器中充入2mol水蒸气和3molCO,发生上述反应达平衡,则平衡时水蒸气的转化率是60%(填字母)
(4)保持温度为T1℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入恒容容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是cd(填字母)
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a molH2
d.混合气中 n(CO):n(H2O):n(CO2):n(H2)=9:4:6:6
(5)某工业合成氨的原料气组成为:H240%、N220%、CO30%、CO210% (均为体积分数).向上述原料气中加入水蒸气,以除去其中的CO.己知不同温度下的反应物投料比[$\frac{n({H}_{2}0)}{n(C0)}$],平衡时混合气体中CO的体积分数如表所示:
CO体积分数%
投料比
温度/℃
200T2T3T4
$\frac{n({H}_{2}0)}{n(C0)}$11.702.736.007.85
30.210.300.841.52
50.020.060.430.80
①T2、T3、T4的大小关系为T2<T3<T4,判断的理由是该反应正向为放热反应,在其他条件不变的条件下,升高温度,平衡逆向移动,CO的体积分数会增大,所以T2<T3<T4
②维持温度不变,若要使CO的转化率升高,可以改变的条件是加水/增大H2O和CO投料比/减小生成物浓度(分离出产物).
③温度为T3℃、$\frac{n({H}_{2}0)}{n(C0)}$=1时,变换后的平衡混合气体中H2的体积分数是47.8%.
10.合成气(C0+H2)在煤化工和天然气化工中有着十分重要的地位,由合成气可合成多种有机基础原料和产品.
(一)煤化工生产中生产合成气的反应为:C(s)+H20(g)?C0(g)+H2(g)△H1
已知:C(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)=C0(g)△H2=-110.5kJ•mol-1
     H2(g)+$\frac{1}{2}$02(g)=H20(g)△H3=-242kJ•mol-1
(1 )反应C(s)+H20(g)?C0(g)+H2(g)在高温(填高温或低温)下自发进行,理由是△H1=△H2-△H3=131.5kJ>0,△S>0.
(2)在恒温恒容下,同时放入C(s)、H20(g)、CO(g)、H2(g)四种物质,下列事实能够说明反应C(s)+H20(g)?C0(g)+H2(g))已达到平衡的是ACD.
A.反应体系中,混合气体的密度不再改变
B.反应体系中,各组分的物质的量相等
C.反应体系中,当有2molH-0键断裂的同时有1molH-H键断裂
D.混合气体的平均相对分子质量为18且保持不变
(二)天然气化工中生产合成气的主要反应为:
   2CH4(g)+02(g)?2C0(g)+4H2(g)△H=-23kJ•mol-1
在恒容容器中按物质的量之比1:2加入一定量的CH4和O2,在压强为1.01×105Pa、不同温度下测得CH4的平衡转化率如图所示:
(3)图中所表示的CH4的平衡转化率随温度变化的曲线,实质上是多个反应共同作用的结果.与之相关的反应还有以下三个反应:
I.CH4(g)+2O2(g)?C02(g)+2H20(g)△H5=-802kJ•mol-1
Ⅱ.CH4(g)+H2O(g)?C0(g)+3H2(g)△H6=+201kJ•mol-1
Ⅲ.CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H7=-35kJ•mol-1
你认为上述反应中,在高温下占主导地位的是Ⅱ(填反应序号).
(4)根据平衡移动原理,请在图中画出压强为5.05×105Pa时CH4的平衡转化率随温度的变化曲线.
(5)工业上常用选择性来判断不同反应条件下目标产物的产率,即:选择性=$\frac{目标产物的产率}{反应原料的转化率}$,现有实验测得反应2CH4(g)+02(g)?2CO(g)+4H2(g)在750℃下,以不同碳氧比[$\frac{n(C{H}_{4})}{n({O}_{2})}$]投料时反应达平衡后CH4的转化率及H2、CO的选择性,所测数据如表所示:
碳氧比[$\frac{n(C{H}_{4})}{n({O}_{2})}$]1:0.251:0.51:11:1.25
CH4转化率0.400.880.980.99
H2选择性0.980.930.670.40
CO选择性0.990.940.650.32
最佳碳氧比[$\frac{n(C{H}_{4})}{n({O}_{2})}$]为1:0.5.假设按碳氧比[$\frac{n(C{H}_{4})}{n({O}_{2})}$]=l:1投料,反应容器的体积为VL,通入CH4和02各amol,请列式表示平衡时容器内C0的浓度(用a、V的代数式表示)$\frac{a×0.98×0.65}{V}$mol/L.
 0  160172  160180  160186  160190  160196  160198  160202  160208  160210  160216  160222  160226  160228  160232  160238  160240  160246  160250  160252  160256  160258  160262  160264  160266  160267  160268  160270  160271  160272  160274  160276  160280  160282  160286  160288  160292  160298  160300  160306  160310  160312  160316  160322  160328  160330  160336  160340  160342  160348  160352  160358  160366  203614 

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