*烯是重要的有機化工原料，主要用於生產聚*烯、*烯*、環氧**等．Ⅰ．(1)以丁烯和乙烯為原料反應生成*烯的方...

問題詳情：

*烯是重要的有機化工原料，主要用於生產聚*烯、*烯*、環氧**等．

Ⅰ．(1)以丁烯和乙烯為原料反應生成*烯的方法被稱為“烯烴歧化法”,反應為:C4H8（g）+C2H4（g）2C3H6（g）。已知：

①C2H4（g）+3O2（g）═2CO2（g）+2H2O（l）△H 1=－1411KJ•mol－1

②C3H6（g）+O2（g）═3CO2（g）+3H2O（l）△H 2=－2049KJ•mol－1

③C4H8（g）+6O2（g）═4CO2（g）+4H2O（l）△H 3=－2539KJ•mol－1

“烯烴歧化法”的反應的熱化學方程式為_____________________。

(2)一定溫度下，在一體積恆為 V 升的密閉容器中充入一定量的 C4H8 和 C2H4，發生烯烴歧化法的 主要反應。 t1 時刻達到平衡狀態，此時容器中 n(C4H8)=amol，n(C2H4)=2amol，n(C3H6)=b mol， 且 C3H6 佔平衡總體積的 1/4。

①求該時間段內的反應速率 v（C4H8）=_____________。 (用只含 a、V、t1 的式子表示)

②判斷該反應達到平衡的標誌是______________

A．2v (C4H8) 生成=v (C3H6) 消耗

B．C4H8、C2H4、C3H6 的物質的量之比為 1:1:2

C．混合氣體的平均相對分子質量不再改變

D．C4H8、C2H4、C3H6 的濃度均不再變化

(3)Kp 是用反應體系中氣體物質的分壓來表示的平衡常數，即將 K 表示式中平衡濃度用平衡分壓代替。已知反應﹕C4H8（g）+C2H4（g）2C3H6（g）,該反應中正反應速率v 正=k 正·p(C4H8)·p(C2H4),逆反應速率 v 逆=k 逆·p2(C3H6),其中 k 正、k 逆 為速率常數,則 Kp 為_________(用 k 正、k 逆表示)。

Ⅱ．“丁烯裂解法”是另一種重要的*烯生產法，但生產過程中會有生成乙烯的副反應發生.反應如下主反應：3C4H84C3H6；副反應：C4H82C2H4

測得上述兩反應的平衡體系中，各組分的質量分數（w%）隨溫度（T）和壓強（P）變化的趨 勢分別如圖 1 和圖 2 所示：

(1)平衡體系中的*烯和乙烯的質量比是工業生產*烯時選擇反應條件的重要指標之一，從產物的純度考慮，該數值越高越好，從圖 1 和圖 2 中表現的趨勢來看，下列反應條件最適宜的是_____（填字母序號）．

A．300oC    0.1MPa    B．700oC    0.1MPa    C．300oC    0.5MPa    D．700oC    0.5MPa

(2)有研究者結合圖 1 資料並綜合考慮各種因素，認為 450℃的反應溫度比 300℃或 700℃更合適， 從反應原理角度分析其理由可能是________________．

(3)圖2中，隨壓強增大平衡體系中*烯的百分含量呈上升趨勢，從平衡角度解釋其原因是____________。

【回答】

【*】    (1). C4H8(g) + C2H4(g)==  2C3H6(g)  ΔH= +148 kJ·mol−1    (2). a/（2V×t1）mol·L－1 ·min－1    (3). D    (4). k 正/k 逆    (5). C    (6). 450oC 比 300oC 的反應速率快；比 700oC 的副反應程度小；丁烯轉化成*烯的轉化率高；該溫度下催化劑的選擇*最高；該溫度是催化劑的活*溫度    (7). 壓強增大，生成乙烯的副反應平衡逆向移動，丁烯濃度增大，導致主反應的平衡正向移動，*烯含量增大。

【解析】

【分析】

Ⅰ．（1）根據蓋斯定律進行計算；

（2）根據速率的計算公式以及可逆反應達到平衡狀態的標誌進行判斷；

（3）由Kp=p2(C3H6)/p(C4H8)p(C2H4)及v正=k正·p(C4H8)·p(C2H4)，逆=k逆·p2(C3H6)得出結果；

Ⅱ．（1）根據影象1，在溫度為300℃時*烯的含量很高，乙烯的含量很小，即m（C3H6）/m（C2H4）的比值較大；根據影象2，壓強在0.5MPa時*烯的含量很高，乙烯的含量很小，即m（C3H6）/m（C2H4）的比值較大；

（2）450℃比300℃的反應速率快；比700℃的副反應程度小；丁烯轉化成*烯的轉化率高；該溫度下催化劑的選擇*最高；該溫度是催化劑的活*溫度；

（3）由主反應：3C4H84C3H6；副反應：C4H82C2H4可知，壓強越大，生成乙烯的副反應平衡逆向移動，丁烯濃度增大，導致主反應的平衡正向移動，*烯含量增大。

【詳解】Ⅰ．（1）已知①C2H4（g）+3O2（g）═2CO2（g）+2H2O（l）△H1=－1411KJ•mol－1；②C3H6（g）+O2（g）═3CO2（g）+3H2O（l）△H2=－2049KJ•mol－1；③C4H8（g）+6O2（g）═4CO2（g）+4H2O（l）△H3=－2539KJ•mol－1；根據蓋斯定律將①+③-②×2可得C4H8（g）+C2H4（g）2C3H6（g） △H=（－1411）+（－2539）-（－2049）×2=+148kJ·mol−1，故*為：C4H8(g)+C2H4(g)=2C3H6(g)  ΔH= +148kJ·mol−1。

（2）①            C4H8(g)+C2H4(g)=2C3H6(g)

平衡時物質的量     amol    2amol    bmol

達到平衡狀態，C3H6佔平衡總體積的1/4，則b/a+2a+b=1/4，解得：a=b

該時間段內的反應速率v（C4H8）=1/2v（C3H6）=1/2Δc（C3H6）/Δt=1/2bmol/VL×t1min=b/（2V×t1）mol·L－1 ·min－1=a/（2V×t1）mol·L－1 ·min－1，故*為：a/（2V×t1）mol·L－1 ·min－1。

②A.v(C4H8)生成、v(C3H6)消耗表示的都是逆反應速率，不能說明正逆反應速率相等，故A錯誤；

B.C4H8、C2H4、C3H6的物質的量之比等於係數比，不能說明達到平衡狀態，故B錯誤；

C.混合氣體的平均相對分子質量M=m/n，該反應是一個反應前後物質的量不變的反應，反應前後質量不變，故混合氣體的平均相對分子質量始終改變，不能說明達到平衡狀態，故C錯誤；

D.C4H8、C2H4、C3H6 的濃度均不再變化是平衡的特徵，故D正確。

故*為：D。

（3）由C4H8（g）+C2H4（g）2C3H6（g）可知，Kp=p2(C3H6)/p(C4H8)p(C2H4)，又正反應速率v正=k正·p(C4H8)·p(C2H4)，逆反應速率v逆=k逆·p2(C3H6)，平衡時v正=v逆，所以KP=k正/k逆，故*為：k正/k逆。

Ⅱ．（1）根據影象1，在溫度為300℃時*烯的含量很高，乙烯的含量很小，即m（C3H6）/m（C2H4）的比值較大；根據影象2，壓強在0.5MPa時*烯的含量很高，乙烯的含量很小，即m（C3H6）/m（C2H4）的比值較大，因此最適宜的條件為：300oC、0.5MPa，故C正確，故*為：C。

（2）450℃的反應溫度比300℃或700℃更合適的可能的原因有：450℃比300℃的反應速率快；比700℃的副反應程度小；丁烯轉化成*烯的轉化率高；該溫度下催化劑的選擇*最高；該溫度是催化劑的活*溫度，故*為：450℃比300℃的反應速率快；比700℃的副反應程度小；丁烯轉化成*烯的轉化率高；該溫度下催化劑的選擇*最高；該溫度是催化劑的活*溫度。

（3）由主反應：3C4H84C3H6；副反應：C4H82C2H4可知，壓強越大，生成乙烯的副反應平衡逆向移動，丁烯濃度增大，導致主反應的平衡正向移動，*烯含量增大，故*為：生成乙烯的副反應平衡逆向移動，丁烯濃度增大，導致主反應的平衡正向移動，*烯含量增大。

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題