Question

【題目】丙烯和乙烯都是石油化工最重要的基礎原料，可用于生產多種重要的有機化工產品。主要的工業生產途徑如下：

途徑I：CH3CH2CH3(g) CH2=CHCH3(g)+H2(g) △H1

途徑II ：nCH3OH(g) CnH2n(g)+nH2O(g)(n為2或3) △H2<0

回答下列問題：

（1）已知：丙烷、丙烯、氫氣的燃燒熱分別為2219.9 kJ·mol-1 、2056.5 kJ·mol-1 和285.8 kJ·mol-1 ，則△H1=________ kJ·mol-1 。

（2）途徑I制備丙烯，要提高丙烯的產率最好采用____________條件。(填“高壓”或“低壓”)

（3）途徑II控制適當的條件(溫度、壓強、催化劑等)可以調節N(N=n(乙烯)/n(丙烯))在0~1.5之向變化，回答下列問題：

①要大幅度提高丙烯在最終產物中的比率，需要控制的適當條件是______________________。

②在體積為1m3的反應器中投入0.64t甲醇，1h 后，反應器中的壓強增加了30%，則甲醇的轉化率為______(用N=1進行計算)。

（4）以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O2 和CO2，負極通入丙烷，電解質是熔融碳酸鹽。

①寫出該電池負極的電極反應式：_____________，CO32-移向電池的___極 (填“正”或“負”)。

②當電池消耗0.005mol C3H8時，正極消耗氣體的總體積為_____L (標準狀況下)。

③用該電池電解1000mL1mol/L的AgNO3溶液、此電解池的總反應方程式為____________。

Answer 1

【答案】 +122.4 低壓 加入高選擇性的催化劑 75% C3H8-20e-+10CO32-==13CO2+4H2O 負 1.68 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3

【解析】（1）對應的熱化學方程式為：①C3H8(g)+5O2 (g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H3=-2219.9 kJ·mol-1

②H2(g)+1/2O2（g）=H2O（l） △H4=-285.8 kJ·mol-1

③ C3H6（g）+9/2O2（g）=3CO2（g）+3H2O(l) △H5=-2056.5 kJ·mol-1

-②-③可得：CH3CH2CH3(g) CH2=CHCH3(g)+H2(g) △H1=△H3-△H4-△H5

所以△H1=△H3-△H4-△H5=-2219.9 kJ·mol-1+285.8 kJ·mol-1+2056.5 kJ·mol-1= +122.4 kJ·mol-1。

（2）CH3CH2CH3(g) CH2=CHCH3(g)+H2(g) (g)是一個氣體分子數增大的反應，所以低壓，有利于平衡正向移動，提高丙烯的產率，故答案為低壓。

（3）①有些催化劑具有化學選擇性，只能催化某一個反應，使該反應成為最主要的反應，從而提高特定的產物在所有產物中的比例，故答案為：加入高選擇性的催化劑。②當生產的乙烯和丙烯的物質的量之比為1:1時，發生的反應的方程式為5CH3OHC2H4+C3H6+5H2O，設反應的甲醇的物質的量為x，根據壓強比等于氣體的物質的量之比，利用差量法解答：

5CH3OHC2H4+C3H6+5H2O △n

5 1+1+5-5=2

x 0.64×106/32×30%=6×103

所以有= 解得x=15000，所以甲醇的轉化率=15000÷（0.64×106÷32）×100% =75% 。

（4）①燃料電池中燃料丙烷所在的電極作負極，丙烷失去電子生成CO2和H+，H+與電解質中的CO32-能繼續反應，所以電極方程式為C3H8-20e-+10CO32-==13CO2+4H2O；原電池中CO32-移向負極。②消耗0.005mol C3H8時轉移的電子的物質的量為0.1mol，正極的電極方程式為：O2+2CO2+4 e-=2CO32-，所以總共消耗的氣體的體積為3/4×0.1×22.4L= 1.68L。③電解AgNO3溶液時，陽極OH-放電生成O2，溶液呈酸性生成HNO3，陰極Ag+得到電子生成Ag單質，總方程式為：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。