Question

【题目】丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：

(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：

①C4H10(g)= C4H8(g) + H2(g) ΔH1已知：②C4H10(g) +O2(g)= C4H8(g) + H2O(g) ΔH2=－119 kJ·mol-1③H2(g) + O2(g)= H2O(g) ΔH3=－242kJ·mol-1.反应①的ΔH1为_____ kJ·mol-1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_______0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_____(填标号)。

A．升高温度 B．降低温度 C．增大压强 D．降低压强

(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是______________________。

(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因是_____________。

Answer 1

【答案】+123 小于 AD 氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，故丁烯产率下降 丁烯高温裂解生成短链烃类

【解析】

本题考查的是用盖斯定律进行有关反应热的计算、化学平衡的影响因素。

①根据盖斯定律，②式-③式可得①式的△H1；

②由图（a）定温度，压强由0.1MPa变化到xMPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，结合反应前后气体体积的变化分析x；

③要使丁烯的平衡产率增大，需通过改变温度和压强使平衡正向移动；丁烷分解产生丁烯和氢气，增加氢气的量会促使平衡逆向移动，丁烯的产率下降；由题中信息可知丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以当温度超过590℃时，部分丁烷裂解导致产率降低。

（1）②C4H10(g)+1/2O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)△H2=119kJmol1

③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H3=242kJmol1

②③得C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)△H1=+123kJmol1；

由图(a)可知温度相同时，由0.1MPa变化到xMPa，丁烷转化率增大，即平衡正向移动，该反应是气体体积增大的反应，所以x的压强更小，x<0.1； 由于反应①为吸热反应，温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，反应①正向进行时体积增大，减压时平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此AD正确。本小题答案为：+123；小于；AD。

（2）丁烷分解产生丁烯和氢气，一开始充入氢气是活化催化剂，同时氢气作为反应①的产物，增大氢气的量会促使平衡逆向移动，从而减少平衡体系中的丁烯的含量，使丁烯的产率降低。本小题答案为：氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，故丁烯产率下降。

（3）图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。温度超过590℃时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应①的丁烷也就相应减少，产率下降。本小题答案为：丁烯高温裂解生成短链烃类。