丙烯是重要的有机化工原料，丙烷制丙烯是化工研究的热点。由丙烷在一定温度和催化剂条件下制丙烯的两种方法如下。反应I（直接脱氢）：；反应Ⅱ（氧化脱氢）：。

1. 丙烯是重要的有机化工原料，丙烷制丙烯是化工研究的热点。由丙烷 $\text{[math]}$ 在一定温度和催化剂条件下制丙烯 $\text{[math]}$ 的两种方法如下。

反应I（直接脱氢）： $\text{[math]}$ ；

反应Ⅱ（氧化脱氢）： $\text{[math]}$ 。

(1) 已知： $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ 。

(2) 一定温度下，向恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ ，初始压强为 $\text{[math]}$ ，仅发生反应I（直接脱氢）。欲提高 $\text{[math]}$ 的平衡产率，同时加快反应速率，应采取的措施是（填标号）。

A.升高温度 B.增大压强 C.再充入 $\text{[math]}$ D.及时分离出 $\text{[math]}$ E.加催化剂

(3) 反应I（直接脱氢）在催化剂 $\text{[math]}$ 表面上有两种反应路径，整个反应的能量变化如图所示。

$\text{[math]}$ 表示路径1的活化能， $\text{[math]}$ 表示路径2的活化能，TS表示过渡态。

路径2中决速步骤的反应式为。

(4) 在压强（117.5kPa）恒定条件下，以 $\text{[math]}$ 作为稀释气，不同水烃比 $\text{[math]}$ [ $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、15]时，催化 $\text{[math]}$ 直接脱氢（反应I）制备 $\text{[math]}$ 反应的平衡转化率随温度的变化如图所示。[副反应： $\text{[math]}$ ]

① $\text{[math]}$ 点对应条件下，若 $\text{[math]}$ 的选择性[ $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ ]为80%，则反应I的分压平衡常数 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压 $\text{[math]}$ 物质的量分数）为 $\text{[math]}$ 。

②相同温度下，水烃比远大于 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的消耗速率明显下降，可能的原因是：i. $\text{[math]}$ 的浓度过低；ii.。

(5) 一定条件下，恒压密闭容器中仅发生反应Ⅱ（氧化脱氢）。

①已知该反应过程中， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为速率常数，与温度、活化能有关。升高温度， $\text{[math]}$ 的变化程度（填标号） $\text{[math]}$ 的变化程度。

A.大于 B.小于 C.等于 D.无法比较

②相比反应I（直接脱氢），反应Ⅱ（氧化脱氢）的优点有（任写一点）。

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学平衡常数;

【答案】

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综合题普通

随着我国2060年实现碳中和目标的提出， $\text{[math]}$ 的资源化利用对于碳中和目标的实现具有非常重要的现实意义。回答下列问题：

Ⅰ．将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在催化剂作用下实现二氧化碳甲烷化是有效利用 $\text{[math]}$ 资源的途径之一：

① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$

（1）经计算，反应③在________（填“高温”、“低温”、“任何条件”）下可自发进行。

（2）一定温度条件下，利用不同催化剂，在相同反应时间内，测得产物的生成速率与催化剂的关系如图，则有利于获得甲烷的催化剂是________。

（3）在某温度下，向恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，初始压强为 $\text{[math]}$ ，上述反应达平衡时， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 的选择性=________[ $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ ，用含 $\text{[math]}$ 、a、b的代数式表示，下同]，该温度下反应②的化学平衡常数 $\text{[math]}$ ________。

Ⅱ．光催化 $\text{[math]}$ 也可以制备甲醇、甲烷等燃料，反应原理示意图如下图所示：

（4）下列描述正确的是__________。

A. $\text{[math]}$ 由a区向b区移动	B. b区电极反应为 $\text{[math]}$
C. $\text{[math]}$ 是氧化产物	D. 该装置实现了电能转化为化学能

（5）写出a区的电极反应式________。

（6）以 $\text{[math]}$ 催化加氢合成的甲醇为原料，在催化剂作用下可以制取丙烯，反应的化学方程式为 $\text{[math]}$ 。该反应 $\text{[math]}$ 经验公式的实验数据如图中自线a所示，已知 $\text{[math]}$ 经验公式 $\text{[math]}$ ，（ $\text{[math]}$ 为活化能，k为速率常数。R和C为常数）。当改变外界条件时，实验数据如图②中的曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是________。

综合题普通

丙烯( $\text{[math]}$ )是合成高聚物的重要原料。由丙烷生产丙烯有以下两种方法。

【方法I】丙烷直接脱氢制丙烯

反应I： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

回答下列问题：

（1）反应I在(选填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。

（2）为提高丙烯的产率，设计了一种管状反应器，工作原理如图所示。图中选择性透过膜透过的一种产物分子X是，该反应器能提高丙烯产率的原因是。

（3）以下是在某催化剂上丙烷脱氢的反应历程图(*表示吸附在催化剂上，TS表示过渡态)

研究表明 $\text{[math]}$ 键的断裂是反应中的速控步骤(速率最慢的基元反应)，实验测得用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ (注：D是氘，键能： $\text{[math]}$ )进行反应的速率近似相等。据此可知，上述反应历程图中速控步骤基元反应的方程式为。图中对应的能量： $\text{[math]}$ 是(选填①或②)，“ $\text{[math]}$ ”是(选填③或④)。

【方法Ⅱ】 $\text{[math]}$ 氧化丙烷脱氢制丙烯

除发生反应I外，投入 $\text{[math]}$ 还会发生反应Ⅱ： $\text{[math]}$

（4）已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$

则计算反应Ⅱ的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

（5）在压强为P kPa条件下，下图分别是1mol丙烷单独投料和丙烷、 $\text{[math]}$ 各1mol一起投料时，丙烷的平衡转化率随温度变化的曲线。温度为900K时，由图计算反应I的压强平衡常数 $\text{[math]}$ kPa；900K投入 $\text{[math]}$ 时，发生反应I和II，计算 $\text{[math]}$ 的平衡转化率 $\text{[math]}$ %(保留一位小数)。