Question

丙烯是重要的有机化工原料，丁烯催化裂解法是一种重要的丙烯生产法，生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。

反应如下:I主反应，3C₄H₈(g)=4C₃H₆(g)   △H₁

II副反应: C₄H₈(g)=2C₂H₄(g) △H₂

(1) 已知丁烯的燃烧热△H₃=-akJ/mol 丙烯的燃烧热△H₄=-bkJ/mol。 计算: △H₁=____kJ/mol

(2) 以ZSM-5分子筛作为催化剂，测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数(w%)随温度(T) 和压强(p)变化的趋势分别如图1和图2所示:

① 下列说法正确的是______。

A.随温度升高反应II的正反应速率增大，逆反应速率减小

B.温度可影响产物的选择性

C.根据350℃时各物质的质量分数可知，反应I的活化能低于反应II

D.制备丙烯适宜的温度和压强分别为600℃，0.5Mpa

②若某温度下反应达到平衡时C₄H₈、C₃H₆、C₂H₄的体积分数分别为20%、70%、10%，平衡时总压强为P，请计算该温度下反应的平衡常数Kp=_______(Kp为用气体的分压表示的平衡常数，分压=气体的休积分数×体系总压)

③图2 中，随压强增大，平衡体系中丙烯的质量分数呈上升趋势，从平衡角度解释其原因是__________________。

(3) 在恒温恒容体系中，充入一定量的丁烯，转化率随时间的变化如图。在实际生产中，通常在恒压 条件下以氮气作为反应体系的稀释剂，请在下图中画出恒压条件丁烯的转化率随时间变化由线_______。

(4) 有研究者用HC1和CuCl₂的混合液做蚀刻液，浸泡铜板可制备印刷电路板，蚀铜结束会产生大量含HCuC1₂废液。采用如图所示装置可直接从水中电解产生具有强氧化性的氢氧自由基(HO·)，再进一步反应可实现阳极区蚀刻液再生的目的。

阳极区发生的反应为: _____________，H⁺+CuCl₂^-+ HO·=Cu²⁺+2Cl^-+H₂O

Answer

(-3a+4b) B 0.05P 压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆问移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大 H2O-e-=HO·+H+

【解析】试题分析：(1)根据盖斯定律计算△H1；(2) ①A.升高温度，正逆反应速率均增大；B.根据图1，500℃时丙烯含量最高； C.活化能影响反应速率； D. 500℃，0.3Mpa丙烯的含量最大；②根据K= 计算；③压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆问移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大；(3)该反应气体物质的量增大，恒温恒容变为恒温恒压，相当于减压；(4)阳极发生氧化反应，水失电子生成氢氧自由基和氢离子。

解析：(1) 丁烯的燃烧热 △H=-akJ/mol 、丙烯的燃烧热△H4=-bkJ/mol，则①C4H8(g)+4O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) △H=-akJ/mol； ②2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) △H4=-2bkJ/mol；根据盖斯定律① ②得3C4H8(g)=4C3H6(g) △H1=(-3a+4b) kJ/mol；(2) ①A.升高温度，正逆反应速率均增大，故A错误；B.随温度升高，丙烯的含量先增大后减小，乙烯的含量升高，所以温度可影响产物的选择性，故B正确； C.活化能影响反应速率，故C错误； D. 500℃，0.3Mpa丙烯的含量最大，故D错误。②根据K= ，Kp= ；③压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆问移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增大；(3)该反应气体物质的量增大，恒温恒容变为恒温恒压，相当于减压，反应速率减慢、平衡正向移动，所以恒压条件丁烯的转化率随时间变化由线为；(4)阳极是水失电子生成氢氧自由基和氢离子，阳极反应式是H2O-e-=HO·+H+。