為解決氣候危機(jī),近年來(lái)我國(guó)大力研發(fā)二氧化碳利用技術(shù),CO2耦合丙烷(C3H8)的研究不僅能降低空氣中二氧化碳含量,同時(shí)還能制備重要化工原料丙烯(C3H6)。其耦合原理為C3H8(g)+CO2(g)?C3H6(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH1=+165kJ?mol-1,同時(shí)伴隨著副反應(yīng)H2O(g)+CO(g)?H2(g)+CO2(g) ΔH2=-41kJ?mol-1的發(fā)生。回答下列問(wèn)題:
(1)傳統(tǒng)工業(yè)是通過(guò)C3H8(g)直接脫氫制備C3H6(g)。
①C3H8(g)直接脫氫制備C3H6(g)的熱化學(xué)方程式為
C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)ΔH=+124kJ/mol
C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)ΔH=+124kJ/mol
。
②工業(yè)上,通常在C3H8(g)中摻入水蒸氣,控制反應(yīng)溫度不變,并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng),該方法能提高C3H8(g)的平衡轉(zhuǎn)化率的原因?yàn)?保持體系總壓為常壓的條件下,在C3H8(g)中摻入水蒸氣,相當(dāng)于減小壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng)
保持體系總壓為常壓的條件下,在C3H8(g)中摻入水蒸氣,相當(dāng)于減小壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng)
。
(2)T K下,向體積為5L的剛性容器中充入0.02molC3H8(g)和0.04molCO2(g)進(jìn)行上述反應(yīng),此時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為p0kPa。2min時(shí)達(dá)到平衡,平衡時(shí)C3H8(g)的轉(zhuǎn)化率為50%,CO2(g)的轉(zhuǎn)化率為20%。
①平衡時(shí)C3H6(g)的物質(zhì)的量濃度為 0.002mol/L
0.002mol/L
。
②2min內(nèi),v(CO)=0.0008
0.0008
mol?L-1?min-1。
③TK下,耦合反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=kPa(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(3)丙烯難溶于水,被KMnO4水溶液氧化的效果較差,若將丙烯溶解在18-冠-6()中,氧化效果會(huì)明顯提升。已知18-冠-6能與K+反應(yīng)形成。
①Na+與18-冠-6無(wú)法發(fā)生相應(yīng)反應(yīng)的原因?yàn)?Na+半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于18-冠-6空腔,不易與空腔內(nèi)O原子的孤電子對(duì)作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
Na+半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于18-冠-6空腔,不易與空腔內(nèi)O原子的孤電子對(duì)作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
。
②加入18-冠-6后氧化效果會(huì)明顯提升的原因?yàn)?冠醚可溶于烯烴,進(jìn)入冠醚中的K
+因靜電作用將
帶入烯烴中,增大烯烴與
接觸機(jī)會(huì),提升氧化效果
冠醚可溶于烯烴,進(jìn)入冠醚中的K
+因靜電作用將
帶入烯烴中,增大烯烴與
接觸機(jī)會(huì),提升氧化效果
。【答案】C
3H
8(g)=C
3H
6(g)+H
2(g)ΔH=+124kJ/mol;保持體系總壓為常壓的條件下,在C
3H
8(g)中摻入水蒸氣,相當(dāng)于減小壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng);0.002mol/L;0.0008;
;Na
+半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于18-冠-6空腔,不易與空腔內(nèi)O原子的孤電子對(duì)作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu);冠醚可溶于烯烴,進(jìn)入冠醚中的K
+因靜電作用將
帶入烯烴中,增大烯烴與
接觸機(jī)會(huì),提升氧化效果