1-丁烯是仅次于乙烯和丙烯的重要石油化工基本原料,可以利用正丁烷催化脱氢制备,催化脱氢又分为无氧催化脱氢和有氧催化脱氢。实际化工生产中需对反应条件(催化剂、温度等)进行探究,以获取最佳效益。
已知:I.温度过高会引发正丁烷裂解生成低碳烃类的副反应。
II.产物收率=生成某产物的原料量/投入的原料量×100%。
(1)利用正丁烷无氧催化脱氢制备1-丁烯反应原理如下:
CH
3CH
2CH
2CH
3
H
2C=CHCH
2CH
3+H
2 ΔH
已知CH
3 CH
2CH
2CH
3、CH
2 =CHCH
2CH
3、H
2的燃烧热分别为2 878 kJ/mol、2 720 kJ/mol、286 kJ/mol,计算ΔH=
___________。
(2)无氧催化脱氢用Pt系催化剂时,正丁烷单位时间转化率和1-丁烯选择性如表所示。
催化剂 | 单位时间转化率/% | 1-丁烯选择性/% |
催化剂1:PtSn/γ-Al2O3 | 23.0 | 92.0 |
催化剂2:PtSnSr0.2/γ-Al2O3 | 38.5 | 88.1 |
催化剂3:PtSn(0.3%)/MgAl2O4 | 27.0 | 98.9 |
①仅从1-丁烯选择性的角度考虑,应选择的催化剂为
___________(填催化剂序号,下同)。
②工业上,从1-丁烯单位时间收率的角度考虑,应选择的最佳催化剂为
___________。
(3)其他条件相同,30 min时测得正丁烷转化率、1-丁烯收率随温度的变化关系如图所示。

温度高于590 ℃时1-丁烯收率降低的原因是
_________________。
(4)有氧催化脱氢通常选择O
2或CO
2为氧化剂,VO
x-MgO为催化剂,反应原理如下:
2CH
3CH
2CH
2CH
3+O
2
2CH
2 =CHCH
2CH
3 +2H
2O
i
CH
3 CH
2CH
2CH
3+CO
2
H
2C=CHCH
2CH
3+H
2O+CO
ii
一定温度下,在体积为10 L的恒容密闭容器中,加入10 mol CH
3CH
2CH
2CH
3、7 mol O
2、3 mol CO
2进行反应i和ii.测得初始压强为20kPa,经过10h,反应达到平衡,此时压强变成25kPa,其中O
2的体积分数为16%。回答下列问题:
①v(O
2)=
___________kPa/h (用O
2分压表示速率)。
②该温度下,反应ii的平衡常数K
p=
___________ kPa。
③O
2为氧化剂时,1-丁烯的选择性明显低于CO
2为氧化剂时的选择性,分析可能原因:
______________。