Question

【題目】丙烯是重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、環(huán)氧丙烷等。

（1）以丁烯和乙烯為原料制備丙烯的方法被稱為“烯烴歧化法"，主要反應(yīng)為C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g)

已知相關(guān)燃燒熱數(shù)據(jù)：

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乙烯的電子式為______________。

②相同質(zhì)量的C2H4(g)、C3H6(g)和C4H8(g)充分燃燒，放出的熱量由多到少的順序依次為______________（填寫化學(xué)式）。

③ 上述“烯烴歧化法”的反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________。

（2）“丁烯裂解法”是另一種重要的丙烯生產(chǎn)法，生產(chǎn)過程中會(huì)有生成乙烯的副反應(yīng)發(fā)生。

反應(yīng)如下：主反應(yīng)：3C4H84C3H6；副反應(yīng)：C4H82C2H4

測得上述兩反應(yīng)的平衡體系中，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w%)隨溫度（T）和壓強(qiáng)（p)變化的趨勢分別如圖1和圖2所示：

①平衡體系中的丙烯和乙烯的質(zhì)量比[]是工業(yè)生產(chǎn)丙烯時(shí)選擇反應(yīng)條件的重要指標(biāo)之一，從產(chǎn)物的純度考慮，該數(shù)值越高越好，從圖1和圖2中表現(xiàn)的趨勢來看，下列反應(yīng)條件最適宜的是_____（填字母序號(hào)）

A. 300℃ 0.1MPa B. 700℃ 0.1MPa

C.300℃ 0.5MPa D.700℃ 0.5MPa

②有研究者結(jié)合圖1數(shù)據(jù)并綜合考慮各種因素，認(rèn)為450℃的反應(yīng)溫度比300℃或700℃更合適，從反應(yīng)原理角度分析其理由可能是__________。

③圖2中，隨壓強(qiáng)增大，平衡體系中丙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢，從平衡角度解釋其原因是_________。

Answer 1

【答案】 C2H4 C3H6 C4H8 C4H8(g)+C2H4(g)=2C3H6(g) △H1=+148kJ·mol-1 C 450℃比300℃的反應(yīng)速率快；比700℃的副反應(yīng)程度�。欢∠┺D(zhuǎn)化成丙烯的轉(zhuǎn)化率高；該溫度下催化劑的選擇性最高；該溫度是催化劑的活性溫度 壓強(qiáng)增大，生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移邊，丁烯濃度增大，導(dǎo)致主反應(yīng)的平衡正向移動(dòng)，丙烯含量增大。

【解析】(1)①乙烯分子中含有碳碳雙鍵，電子式為，故答案為：；

②根據(jù)方程式，相同質(zhì)量的C2H4(g)、C3H6(g)和C4H8(g)充分燃燒，假設(shè)質(zhì)量均為1g，放出的熱量分別為=50.39kJ， =48.78kJ， =45.33kJ，放出的熱量由多到少的順序?yàn)?/span>C2H4＞C3H6＞C4H8，故答案為：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，根據(jù)蓋斯定律，將i+iii-ii×2得：C2H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g) △H=(-1411)+(-2539)-(-2049)×2=+148kJ·mol-1，故答案為：C4H8(g)+C2H4(g)=2C3H6(g)△H=+148kJ·mol-1；

(2)①根據(jù)圖像1，在溫度為300℃是丙烯的含量很高，乙烯的含量很小，即比值較大；根據(jù)圖像2，壓強(qiáng)在0.5MPa時(shí)丙烯的含量很高，乙烯的含量很小，即比值較大；因此最適宜的條件為：300℃，0.5MPa，故選C；

②450℃的反應(yīng)溫度比300℃或700℃更合適的可能的原因有：450℃比300℃的反應(yīng)速率快；比700℃的副反應(yīng)程度�。欢∠┺D(zhuǎn)化成丙烯的轉(zhuǎn)化率高；該溫度下催化劑的選擇性最高，故答案為：450℃比300℃的反應(yīng)速率快；比700℃的副反應(yīng)程度小；丁烯轉(zhuǎn)化成丙烯的轉(zhuǎn)化率高；該溫度下催化劑的選擇性最高；該溫度是催化劑的活性溫度等；

③根據(jù)主反應(yīng)：3C4H84C3H6；副反應(yīng)：C4H82C2H4可知，壓強(qiáng)增大，生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移邊，導(dǎo)致丁烯濃度增大，使得主反應(yīng)的平衡正向移動(dòng)，丙烯含量增大，故答案為：壓強(qiáng)增大，生成乙烯的副反應(yīng)平衡逆向移邊，丁烯濃度增大，導(dǎo)致主反應(yīng)的平衡正向移動(dòng)，丙烯含量增大。