Question

【題目】1，3－丁二烯是重要的化工原料，工業上常用1-丁烯催化脫氫的方法制備。將0.lmol1－丁烯和0.675mol水蒸氣組成的混合氣，在80kPa恒壓下進行反應：CH3CH2CH=CH2(g)CH2=CHCH=CH2(g)+H2(g)△H。

請回答下列問題：

(1)已知化學鍵鍵能數據如下，由此計算△H=____________kJmo1-1。

化學鍵	C－C	C=C	C－H	H－H
鍵能/kJmol-1	348	612	412	436

(2)如圖表示脫氫反應中溫度對1－丁烯的平衡轉化率的影響，工業生產通常控制反應溫度600℃。

①請解釋工業生產控制溫度在600℃的原因___________。

②此溫度下反應進行2.5h后達到平衡，從開始反應到建立平衡，以H2表示的反應速率為v(H2)=_________kPah-1；脫氫反應的平衡常數Kp=_________kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數，p分=p總×物質的量分數)。

(3)在密閉容器中反應達到平衡后，再充入1.575mol1－丁烯和1.625mol1，3－丁二烯，化學反應向_________(填“正反應”、“逆反應或“不移動”)方向進行 。

Answer 1

【答案】124 600℃時1-丁烯的平衡轉化率高，催化劑活性強 1 正反應

【解析】

(1)根據表格鍵能數據，△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能；

(2)①催化劑的活性與溫度有關；

②根據圖中數據，列“三段式”計算解答；

(3)根據Qc與平衡常數K的關系分析判斷反應進行的方向。

(1)根據表格鍵能數據，△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能=8EC-H+2EC-C+ EC=C-6EC-H- EC-C- 2EC=C-EH-H=2EC-H+EC-C-EC=C-EH-H=2×412kJmol-1+348kJmol-1-612kJmol-1-436kJmol-1=+124kJmol-1；

(2)①催化劑的活性與溫度有關，600℃時催化劑的活性最大，1-丁烯的平衡轉化率高；

②根據圖表數據，600℃達到平衡時，1-丁烯的轉化率為25%，列“三段式”：

p(H2)= 80kPa×=2.5kPa，p(CH2=CHCH=CH2)=80kPa×=2.5kPa，p(CH3CH2CH=CH2)= 80kPa×=7.5kPa，則以H2表示的反應速率為v(H2)== 1kPah-1，平衡常數Kp=；

(3)在密閉容器中反應達到平衡后，再充入1.575mol1－丁烯和1.625mol1，3－丁二烯，n(CH3CH2CH=CH2)= 1.575mol+0.075mol=1.65mol，n(CH3CH2CH=CH2)= 1.625mol+0.025mol=1.65mol，則此時p(H2)= 80kPa×=0.5kPa，p(CH2=CHCH=CH2)=80kPa×=16.5kPa，p(CH3CH2CH=CH2)= 80kPa×=16.5kPa，Qc==0.5 kPa＜K=，反應未達到平衡，向正反應方向移動。