苯乙烯是重要的基礎(chǔ)有機(jī)化工原料。目前,全球有87%以上的苯乙烯生產(chǎn)采用乙苯直接脫氫工藝,其反應(yīng)方程式為:
已知:CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH=+41.2kJ?mol
-1。
回答下列問(wèn)題:
(1)恒定乙苯進(jìn)料速率0.4mol?min
-1,分別在不同溫度下,進(jìn)行乙苯脫氫反應(yīng)。乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性示意圖如圖:
①600℃時(shí),反應(yīng)tmin達(dá)到平衡,則生成苯乙烯的平均反應(yīng)速率為
0.32
0.32
mol?min
-1。
②溫度超過(guò)600℃,苯乙烯的選擇性急劇下降,其原因除副反應(yīng)不斷加劇外,還有可能為
催化劑失去活性
催化劑失去活性
。
(2)某些工藝中,在乙苯脫氫反應(yīng)中加入CO
2和特定催化劑,有利于提高苯乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率,其反應(yīng)歷程如圖。
①若催化劑表面堿性太強(qiáng),乙苯的轉(zhuǎn)化率將
降低
降低
(填“提高”“降低”或“不變”)。
②由起始態(tài)到狀態(tài)Ⅰ
吸收
吸收
(填“放出”或“吸收”)能量;E(起始態(tài)物質(zhì)的總能量)-E(終態(tài)物質(zhì)的總能量)=
-158.8
-158.8
kJ。
(3)在500℃催化劑作用下,向恒容密閉容器中充入2mol乙苯和2molCO
2,發(fā)生(2)中反應(yīng),起始?jí)簭?qiáng)為p
0,平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為1.3p
0,且H
2O(g)物質(zhì)的量為0.4mol,則乙苯的轉(zhuǎn)化率為
60%
60%
(用平衡分壓代替平衡濃度表示),化學(xué)平衡常數(shù)K
p=
0.0375p0
0.0375p0
(已知:氣體分壓=氣體總壓×氣體體積分?jǐn)?shù))。