第 1 题

用多相催化剂生产丙烯。丙烯是石化工业最有价值的化学品之一，可由丙烷在多相催化剂上直接脱氢制得：

\ce{C3H8(g) <=> C3H6(g) + H2(g)}

，但该反应在经济上不可行。给定平均键焓关系：

H_{\text{bond}}(\ce{C=C}) = 1.77\,H_{\text{bond}}(\ce{C-C})

，

H_{\text{bond}}(\ce{H-H}) = 1.05\,H_{\text{bond}}(\ce{C-H})

，

H_{\text{bond}}(\ce{C-H}) = 1.19\,H_{\text{bond}}(\ce{C-C})

。(a) 用

H_{\text{bond}}(\ce{C-C})

表示丙烷直接脱氢的焓变。(b) 恒温下加压难以提高丙烯产量——哪个定律或原理最能解释此现象？(c) 对该平衡反应，给出

\Delta H

、

\Delta S

的符号，以及温度升至高于初始温度的

T^*

时

\Delta G

的变化方向。

第 3/3 步：

\Delta H

、

\Delta S

的符号与

\Delta G

趋势

\Delta H > 0,\quad \Delta S > 0,\quad \Delta G = \Delta H - T\Delta S \Rightarrow \Delta G \text{ decreases as } T \text{ rises}

分析

脱氢吸热（ $\Delta H > 0$ ，见 (a)）且气体分子数增加（ $\Delta S > 0$ ）。故 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 随温度升高变得更负：升温 $T^*$ 推动正反应。