Question

【题目】丙烯是重要的有机化工原料，丙烷脱氢制丙烯具有显著的经济价值和社会意义。回答下列问题：

（1）已知：I.2C3H8(g)+O2(g)=2C3H6(g)+2H2O(g) H=-238kJ·mol-1

II.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-484kJ·mol-1

则丙烷脱氢制丙烯反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的H为__。

（2）一定温度下，向恒容密闭容器中充入1molC3H8，开始压强为pkPa，发生丙烷脱氢制丙烯反应。

①下列情况能说明丙烷脱氢制丙烯反应达到平衡状态的是__(填字母)。

A. 该反应的焓变(H)保持不变

B. 气体平均摩尔质量保持不变

C. 气体密度保持不变

D. C3H8分解速率与C3H6消耗速率相等

②丙烷脱氢制丙烯反应过程中，C3H8的气体体积分数与反应时间的关系如图a所示。此温度下该反应的平衡常数Kp=__kPa(用含字母p的代数式表示，Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数，平衡分压=总压×物质的量分数)。

③已知上述反应中，v正=k正·p(C3H8)，v逆=k逆·p(C3H6)p(H2)，其中k正、k逆为速率常数，只与温度有关，则图a中m点处=_。

（3）保持相同反应时间，在不同温度下，丙烯产率如图b所示，丙烯产率在425℃之前随温度升高而增大的原因可能是__、__；425℃之后，丙烯产率快速降低的主要原因可能是__。

Answer 1

【答案】+123kJ/mol BD 0.9P 5.4 温度升高反应速率加快 升高温度有利于反应向吸热方向进行 催化剂失活，反应速率迅速减小或者发生副反应，丙烷分解成其他产物

【解析】

(1)根据已知热化学方程式和盖斯定律进行计算；

(2)①容器的容积不变，该反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的正反应为气体物质的量增大的反应，达到化学平衡状态时正逆反应速率相等，各物质的量、浓度等保持不变，以及衍生出来的一些量也不变，但一定得是“变化的量”不变了，才可作为判断平衡的标志；

②根据达到平衡时，丙烷的体积分数为25%，列出三段式计算平衡时各气体的物质的量分数，进而计算分压，再计算Kp；

③先根据当反应达到平衡时，v正=v逆，即k正·p(C3H8)= k逆·p(C3H6)p(H2)，计算，再根据m点处，丙烷的体积分数为50%，列出三段式计算此时各气体的物质的量分数，再计算分压，进而计算；

(3)该反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的正反应为吸热反应，结合图像分析，温度对反应速率和平衡、催化剂等的影响进行分析。

(1)已知热化学方程式：I.2C3H8(g)+O2(g)=2C3H6(g)+2H2O(g) H=-238kJ·mol-1，II.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-484kJ·mol-1，根据盖斯定律可知，(I-II)可得目标方程式C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)，则，故答案为：+123kJ/mol；

(2)①容器的容积不变，该反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的正反应为气体物质的量增大的反应，

A. 该反应的焓变(H)为一定值，无论反应是否达到平衡，始终保持不变，则该反应的焓变(H)保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故A不符合；

B. 混合气体的总质量不变，随着反应的进行，气体物质的量增大，则气体平均摩尔质量会减小，则当气体平均摩尔质量保持不变时，能说明反应达到平衡状态，故B符合；

C. 混合气体的总质量不变，容器的容积不变，则气体密度为一定值，始终保持不变，则气体密度保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故C不符合；

D. C3H8的分解速率为正反应速率，C3H6的消耗速率为逆反应速率，二者相等，则C3H8的分解速率与C3H8的生成速率相等，说明正逆反应速率相等，能说明反应达到平衡状态，故D符合；故答案为：BD；

②由图可知达到平衡时，丙烷的体积分数为25%，设丙烷的转化量为xmol，可列出三段式（单位为：mol）：

，则丙烷的体积分数为，解得x=0.6，则平衡时气体总物质的量为1.6mol，根据恒温恒容时，压强之比等于物质的量之比可得，平衡时，气体的总压强为1.6pkPa，丙烯的物质的量分数、氢气的物质的量分数均为，则p(C3H8)=，p(C3H6)=p(H2)=，则，

故答案为：0.9P；

③当反应达到平衡时，v正=v逆，即k正·p(C3H8)= k逆·p(C3H6)p(H2)，则，m点处，丙烷的体积分数为50%，设丙烷的转化量为xmol，可列出三段式（单位为：mol）：

，则丙烷的体积分数为，解得x=，则此时气体总物质的量为，根据恒温恒容时，压强之比等于物质的量之比可得，此时气体的总压强为，丙烯的物质的量分数、氢气的物质的量分数均为，则p(C3H8)=，p(C3H6)=p(H2)=，则，故答案为：5.4；

(3)该反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)的正反应为吸热反应，保持相同反应时间，425℃之前，温度越高反应速率越快，温度越高，平衡正向移动程度越大，丙烯产率越大；425℃之后，丙烯产率快速降低，可能是温度过高，导致催化剂失活，反应速率迅速减小或者发生副反应，丙烷分解成其他产物，故答案为：温度升高反应速率加快；升高温度有利于反应向吸热方向进行；催化剂失活，反应速率迅速减小或者发生副反应，丙烷分解成其他产物。