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丁烯是仅次于乙烯和丙烯的重要石油化工基本原料,目前已开发出丁烷脱氢制丁烯,Pt-Sn分子筛脱氢催化剂(催化剂L-78)是该过程常用的催化剂.其反应原理为(反应Ⅰ):C4H10(g)⇌C4H8(

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丁烯是仅次于乙烯和丙烯的重要石油化工基本原料,目前已开发出丁烷脱氢制丁烯,Pt-Sn分子筛脱氢催化剂(催化剂L-78)是该过程常用的催化剂.
其反应原理为(反应Ⅰ):C4H10(g)⇌C4H8(g)(丁烯)+H2(g)△H1
副反应为(反应Ⅱ):C4H10(g)⇌C4H6(g)(丁二烯)+2H2(g)△H2
已知C4H10(g)、C4H8(g)、H2(g)的标准燃烧热(△H)为a kJ•mol-1、b kJ•mol-1、c kJ•mol-1,a<b<c<0,且a>b+c.
(1)△H1=___;反应Ⅰ能自发进行的条件是___.(填“高温”、“低温”或“任意温度”)
(2)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(Pa)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作Kp),则反应Ⅱ的Kp___;已知△H1<△H2,则随着温度升高,反应C4H8(g)(丁烯)⇌C4H6(g)(丁二烯)+H2(g)的平衡常数___(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)在某恒温恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,则下列不能判断两反应已同时达到平衡的是(  )
A.密闭容器中混合气体的密度不变
B.容器中
n(H2)
n(C4H10)
不再变化
C.容器中丁二烯的浓度不再变化
D.容器中C4H8(g)体积分数不变.
▼优质解答
答案和解析
(1)已知①C4H10(g)+6.5O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l)△H=akJ/mol,②C4H8(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l)△H=bkJ/mol,③H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)△H=ckJ/mol.据盖斯定律①-②-③得:C4H10(g)⇌C4H8(g)(丁烯)+H2(g)△H1=(a-b-c)KJ/mol;反应Ⅰ能自发进行,说明其△H-T△S<0,该反应的△s>0,a<b<c<0,且a>b+c,说明△H1>0,改反应在高温下能够自发进行,故答案为:(a-b-c)KJ/mol;高温;
(2)据化学平衡常数表达式,代入Pa后Kp=
P2(H2)•P(C4H6)
P(C4H10)
,反应Ⅱ-反应Ⅰ可得反应C4H8(g)(丁烯)⇌C4H6(g)(丁二烯)+H2(g),其△H=△H2-△H1,已知△H1<△H2,所以△H>0,反应吸热,升温平衡正向移动,平衡常数增大,故答案为:
P2(H2)•P(C4H6)
P(C4H10)
;增大;
(3)A、恒温恒容密闭容器说明容器体积不变,混合气体质量守恒,所以密度始终不变,密度不变不能说明反应达到平衡状态,故A选;
B、容器中
n(H2)
n(C4H10)
不再变化,说明各组分浓度不变,反应达到平衡状态,故B不选;
C、容器中丁二烯的浓度不再变化,说明各组分浓度都不变,反应达到平衡状态,故C不选;
D、容器中C4H8(g)体积分数不变,说明各组分浓度不变,反应达到平衡状态,故D不选;
故答案为:A.