Question

【题目】丙烯是一种重要的有机化工原料，用于制丙烯腈、环氧丙烷、丙酮等。回答下列问题：

（1）已知Ⅰ.C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H1=+124kJ/mol

Ⅱ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=-484kJ/mol

则丙烷氧化脱氢制丙烯的反应2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g)的△H为___kJ/mol。

（2）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了丙烷在六方氮化硼催化剂表面氧化脱氢制丙烯的反应历程，部分历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。

①如图历程中决速步骤能垒(活化能)为___ eV。该历程中最低能垒对应的化学方程式为___。

②图示历程之后可能发生的化学反应方程式为___。

（3）已知丙烷氧化脱氢容易发生副反应：2C3H8(g)+O2(g)3C2H4(g)+2H2O(g)。如图所示是丙烷氧化脱氢制丙烯反应达平衡时丙烷转化率与丙烯选择性随温度变化的曲线。

（丙烯的选择性=×100%）

①丙烯的选择性随温度升高而降低的可能原因有___。

②在反应温度为600℃，将C3H8与O2以体积比1：1充入刚性容器中，达到平衡时，丙烷转化率为40%，丙烯的选择性也为40%，体系总压强为pkPa，则氧气的转化率α(O2)=___，丙烯的分压p(C3H6)=___(结果保留2位有效数字)。

Answer 1

【答案】-236 1.73 H*+O2*=HO2*或C3H7*+H*+O2*=HO2*+C3H7* 2H2O2=2H2O+O2↑ 温度升高，催化剂的活性降低，生成丙烯的反应平衡逆向移动，生成乙烯的副反应增加 20% 0.087pkPa

【解析】

(1)根据盖斯定律计算反应热；

(2)①该反应历程中决速的步骤为慢反应，活化能越大，反应速率越慢；根据活化能确定该步骤的化学方程式；②该历程产物为双氧水，不稳定易分解，之后可能发生双氧水分解；

(3)①反应2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g)为吸热反应，温度过高催化剂活性降低；②根据图示，结合“三段式”计算。

(1)根据盖斯定律，I×2+ II可得：2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) △H=2△H 1+△H 2=-236kJ/mol；

(2)①该反应历程中决速的步骤为慢反应，活化能越大，反应速率越慢，根据图示，活化能最大的为过渡态I，能垒(活化能)为1.73 eV；该历程中最低能垒对应的化学方程式为H*+O2*=HO2*或C3H7*+H*+O2*=HO2*+C3H7*；

②该历程产物为双氧水，不稳定易分解，之后可能发生双氧水分解，反应为2H2O2=2H2O+O2↑；

(3)①反应2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g)为吸热反应，温度过高，催化剂活性降低，则升高温度，催化剂的活性降低，生成丙烯的反应平衡逆向移动，生成乙烯的副反应产物参加；

②根据图示在反应温度为600℃，将C3H8与O2以体积比为1:1充入刚性容器中，达到平衡时，丙烷的转化率为40%，丙烯的选择性也为40%，体系总压强为pkPa，相同条件下，物质的量之比等于体积之比，2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g)和2C3H8(g)+O2(g)3C2H4(g)+2H2O(g)，反应中C3H8与O2的反应比例关系相同，设C3H8与O2的起始物质的量为1mol，则：

则氧气的转化率(O2)=×100%=20%；

设平衡时，反应生成C3H6的物质的量为x，生成C2H4的物质的量为y，

根据题意可得：×100%=40%，40%，解得：x=0.2mol，y=0.3mol，平衡时n(C3H8)=1mol×(1-40%)=0.6mol，n(O2)=1mol×(1-20%)=0.8mol，n(H2O)=0.2mol+×0.3mol=0.4mol，丙烯的分压p(C3H8)= pkPa×=0.087pkPa。