Question

【題目】丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備．回答下列問題：
（1）正丁烷（C4H10）脫氫制1﹣丁烯（C4H8）的熱化學方程式如下：
①C4H10（g）=C4H8（g）+H2（g）△H1
已知：②C4H10（g）+ O2（g）=C4H8（g）+H2O（g）△H2=﹣119kJmol﹣1
③H2（g）+ O2（g）=H2O（g）△H3 =﹣242kJmol﹣1
反應①的△H1為 kJmol﹣1 ． 圖（a）是反應①平衡轉化率與反應溫度及壓強的關系圖，x0.1（填“大于”或“小于”）；欲使丁烯的平衡產率提高，應采取的措施是（填標號）．
A．升高溫度B．降低溫度C．增大壓強D．降低壓強

（2）丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應器（氫氣的作用是活化催化劑），出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等．圖（b）為丁烯產率與進料氣中n（氫氣）/n（丁烷）的關系．圖中曲線呈現先升高后降低的變化趨勢，其降低的原因是 ．
（3）圖（c）為反應產率和反應溫度的關系曲線，副產物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物．丁烯產率在590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是；590℃之后，丁烯產率快速降低的主要原因可能是 ．

Answer 1

【答案】
（1）+123,小于,AD
（2）原料中過量H2會使反應①平衡逆向移動,所以丁烯產率下降
（3）升高溫度時,反應速率加快,單位時間內產生丁烯更多　、　590℃前升高溫度,反應①平衡正向移動,高溫則有更多的丁烷裂解生成副產物導致產率降低
【解析】解：（1）②C4H10（g）+ O2（g）=C4H8（g）+H2O（g）△H2=﹣119kJmol﹣1

③H2（g）+ O2（g）=H2O（g）△H3=﹣242kJmol﹣1

②﹣③得C4H10（g）=C4H8（g）+H2（g）△H1=+123kJmol﹣1

由a圖可知溫度相同時，由0.1MPa變化到xMPa，丁烷轉化率增大，即平衡正向移動，該反應是氣體體積增大的反應，所以x的壓強更小，x＜0.1；

由于反應①為吸熱反應，溫度升高時，平衡正向移動，丁烯的平衡產率增大，反應①正向進行時體積增大，減壓時平衡正向移動，丁烯的平衡產率增大，因此AD正確，

所以答案是：+123；小于；AD；
（2）丁烷分解產生丁烯和氫氣，一開始充入氫氣是為活化催化劑，同時氫氣作為反應①的產物，增大氫氣的量會促使平衡逆向移動，從而減少平衡體系中的丁烯的含量，使丁烯的產率降低，

所以答案是：原料中過量H2會使反應①平衡逆向移動，所以丁烯產率下降；
（3）590℃之前，溫度升高時反應速率加快，單位時間內生成的丁烯會更多，同時由于反應①是吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，平衡體系中會含有更多的丁烯；

而溫度超過590℃時，由于丁烷高溫會裂解生成短鏈烴類，所以參加反應①的丁烷也就相應減少，產率下降，

所以答案是：升高溫度時，反應速率加快，單位時間產生丁烯更多；590℃前升高溫度，反應①平衡正向移動；高溫則有更多的丁烷裂解生成副產物導致產率降低．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解化學平衡狀態本質及特征的相關知識，掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）．