丙烯是一種重要的化工原料,可以在催化劑作用下,由丙烷直接脫氫或氧化脫氫制備。
反應(yīng)Ⅰ(直接脫氫):C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)ΔH1反應(yīng)Ⅱ(氧化脫氫):2C3H8(g)+O2(g)=2C3H6(g)+2H2O(g)ΔH2(1)對(duì)于反應(yīng)Ⅰ,總壓恒定為100kPa,在密閉容器中通入C3H8和N2的混合氣體(N2不參與反應(yīng)),從平衡移動(dòng)的角度判斷,達(dá)到平衡后“通入N2”的作用是
減小氣體濃度,是平衡正向移動(dòng),提高C3H8轉(zhuǎn)化率
減小氣體濃度,是平衡正向移動(dòng),提高C3H8轉(zhuǎn)化率
;在溫度為T(mén)1時(shí),C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率與通入氣體中C3H8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖a所示,計(jì)算T1時(shí)反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=16.7
16.7
kPa(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),保留一位小數(shù))。
(2)在溫度為T(mén)2時(shí),通入氣體分壓比為p(C3H8):p(O2):p(N2)=10:5:85的混合氣體,各組分氣體的分壓隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖b所示。0~1.2s生成C3H6的平均速率為 2
2
kPa?s-1;在反應(yīng)一段時(shí)間后,C3H8和O2的消耗速率比小于2:1的原因?yàn)?nbsp; H2和C3H6都消耗O2
H2和C3H6都消耗O2
。
(3)恒溫剛性密閉容器中通入氣體分壓比為 p(C3H8):p(O2):p(N2)=2:13:85的混合氣體,已知某反應(yīng)條件下只發(fā)生如下反應(yīng)(k,k'為速率常數(shù)):
反應(yīng)Ⅱ:2C3H8(g)+O2(g)=2C3H6(g)+2H2O(g)k
反應(yīng)Ⅲ:2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(g)k'
實(shí)驗(yàn)測(cè)得丙烯的凈生成速率方程為v(C3H6)=kp(C3H8)-k'p(C3H6),可推測(cè)丙烯的濃度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)為 先增大后減小
先增大后減小
,其理由是 反應(yīng)開(kāi)始時(shí),體系中主要發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,c(C3H6)逐漸增大,隨著反應(yīng)進(jìn)行,p(C3H8)減小,p(C3H6)增大,ν(C3H6)減小,體系中主要發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,c(C3H6)逐漸減小
反應(yīng)開(kāi)始時(shí),體系中主要發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,c(C3H6)逐漸增大,隨著反應(yīng)進(jìn)行,p(C3H8)減小,p(C3H6)增大,ν(C3H6)減小,體系中主要發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,c(C3H6)逐漸減小
。