10.環(huán)氧丙烷(,簡(jiǎn)寫(xiě)為PO)是重要的工業(yè)原料,利用丙烯(C3H6)氣相直接環(huán)氧化是未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)的趨勢(shì),尋找合適的催化劑是目前實(shí)驗(yàn)研究的熱點(diǎn)。丙烯氣相直接環(huán)氧化反應(yīng)為:C3H6(g)+H2(g)+O2(g)=(g)+H2O(g)ΔH,回答下列問(wèn)題:
(1)已知:
i.2C3H6(g)+O2(g)=2(g)ΔH1=-2263.6kJ?mol-1
ii.H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH2=-241.8kJ?mol-1
則ΔH=
kJ?mol-1。
(2)①恒溫恒容下,下列可判斷丙烯氣相直接環(huán)氧化反應(yīng)達(dá)到平衡的是
(填標(biāo)號(hào))。
A.壓強(qiáng)不再變化
B.密度不再變化
C.v正(丙烯):v正(環(huán)氧丙烷)=1:1
D.平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化
②為增大C3H6的平衡轉(zhuǎn)化率,可選擇的條件是
(填標(biāo)號(hào))。
A.低溫高壓
B.增大C3H6濃度
C.使用高效催化劑
D.分離出產(chǎn)物
(3)選用Au/TS-1為催化劑,發(fā)生丙烯氣相直接環(huán)氧化反應(yīng),副反應(yīng)如下:
C3H6(g)+H2(g)+O2(g)=CH3CH2CHO(g)+H2O(g)
C3H6(g)+O2(g)=CH2=CHCHO(g)+H2O(g)
為探究TS-1的粒徑對(duì)Au/TS-1催化活性的影響,恒溫200℃、恒壓pkPa條件下,C3H6與H2、O2各20.0mmol通入反應(yīng)裝置中,tmin后部分組分的物質(zhì)的量如下表所示:
粒徑大小/nm |
240 |
450 |
810 |
1130 |
物質(zhì)的量 |
PO |
1.80 |
1.45 |
1.09 |
0.672 |
/mmol |
所有C3副產(chǎn)物 |
0.20 |
0.32 |
0.05 |
0.092 |
當(dāng)粒徑為240nm,tmin時(shí)反應(yīng)恰好達(dá)到平衡狀態(tài),則C
3H
6的總轉(zhuǎn)化率為
,若H
2的總轉(zhuǎn)化率為α,則環(huán)氧化反應(yīng)的平衡常數(shù)K
p為
kPa
-1。隨著TS-1粒徑的增大,PO生成的速率逐漸
(填“增大”或“減小”),原因是
。