Question

【题目】丙烯是重要的有机化工原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等。

（1）以丁烯和乙烯为原料制备丙烯的方法被称为“烯烃歧化法"，主要反应为C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g)

已知相关燃烧热数据：

C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1=-1411kJ·mol-1

C3H6(g)+ O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H2=-2049kJ·mol-1

C4H8(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) △H3=-2539kJ·mol-1

①乙烯的电子式为______________。

②相同质量的C2H4(g)、C3H6(g)和C4H8(g)充分燃烧，放出的热量由多到少的顺序依次为______________（填写化学式）。

③ 上述“烯烃歧化法”的反应的热化学方程式为___________。

（2）“丁烯裂解法”是另一种重要的丙烯生产法，生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。

反应如下：主反应：3C4H84C3H6；副反应：C4H82C2H4

测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数（w%)随温度（T）和压强（p)变化的趋势分别如图1和图2所示：

①平衡体系中的丙烯和乙烯的质量比[]是工业生产丙烯时选择反应条件的重要指标之一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，从图1和图2中表现的趋势来看，下列反应条件最适宜的是_____（填字母序号）

A. 300℃ 0.1MPa B. 700℃ 0.1MPa

C.300℃ 0.5MPa D.700℃ 0.5MPa

②有研究者结合图1数据并综合考虑各种因素，认为450℃的反应温度比300℃或700℃更合适，从反应原理角度分析其理由可能是__________。

③图2中，随压强增大，平衡体系中丙烯的质量分数呈上升趋势，从平衡角度解释其原因是_________。

Answer 1

【答案】 C2H4 C3H6 C4H8 C4H8(g)+C2H4(g)=2C3H6(g) △H1=+148kJ·mol-1 C 450℃比300℃的反应速率快；比700℃的副反应程度小；丁烯转化成丙烯的转化率高；该温度下催化剂的选择性最高；该温度是催化剂的活性温度 压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移边，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大。

【解析】(1)①乙烯分子中含有碳碳双键，电子式为，故答案为：；

②根据方程式，相同质量的C2H4(g)、C3H6(g)和C4H8(g)充分燃烧，假设质量均为1g，放出的热量分别为=50.39kJ， =48.78kJ， =45.33kJ，放出的热量由多到少的顺序为C2H4＞C3H6＞C4H8，故答案为：C2H4＞C3H6＞C4H8；

③ i.C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)△H1=-1411kJ·mol-1，ii.C3H6(g)+ O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l)△H2=-2049kJ·mol-1，iii.C4H8(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l)△H3=-2539kJ·mol-1，根据盖斯定律，将i+iii-ii×2得：C2H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g) △H=(-1411)+(-2539)-(-2049)×2=+148kJ·mol-1，故答案为：C4H8(g)+C2H4(g)=2C3H6(g)△H=+148kJ·mol-1；

(2)①根据图像1，在温度为300℃是丙烯的含量很高，乙烯的含量很小，即比值较大；根据图像2，压强在0.5MPa时丙烯的含量很高，乙烯的含量很小，即比值较大；因此最适宜的条件为：300℃，0.5MPa，故选C；

②450℃的反应温度比300℃或700℃更合适的可能的原因有：450℃比300℃的反应速率快；比700℃的副反应程度小；丁烯转化成丙烯的转化率高；该温度下催化剂的选择性最高，故答案为：450℃比300℃的反应速率快；比700℃的副反应程度小；丁烯转化成丙烯的转化率高；该温度下催化剂的选择性最高；该温度是催化剂的活性温度等；

③根据主反应：3C4H84C3H6；副反应：C4H82C2H4可知，压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移边，导致丁烯浓度增大，使得主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大，故答案为：压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移边，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大。