Question

【題目】乙烯是世界上產量最大的化學產品之一，乙烯工業(yè)是石油化工產業(yè)的核心。回答下列問題：

(1)乙烷可通過熱裂解和氧化裂解制取乙烯。已知下列鍵能數據：

化學鍵	C—C	C=C	C—H	H—H
鍵能/ kJ·mol -1	347. 7	615	413. 4	436. 0

①乙烷直接裂解制乙烯的熱化學方程式為_____________________________。

②氧化裂解制乙烯的熱化學方程式為C2H6(g) + O2(g) = C2H4(g) + H2O(g) △H = - 105 kJ·mol-1 . 結合①分析，氧化裂解相對熱裂解生產乙烯的優(yōu)點是：_____________________________________(列舉1點)。

(2)利用生物乙醇在某種分子篩催化下可脫水制取乙烯，相應反應如下：

I. C2H5OH(g) C2H4(g) + H2O(g)

Ⅱ. 2C2H5OH(g) (C2H5)2O(g) + H2O(g)

平衡常數［Kp是用平衡分壓代替平衡濃度(平衡分壓=總壓×物質的量分數)］及產品選擇性如下圖所示：

①反應 C2H5OH(g) C2H4(g) + H2O(g) 的△H______(填“＞”或“＜”)0。

②關于上圖中交點M，下列說法正確的是________(填字母)。

a. 一段時間內，反應I、Ⅱ的速率相等

b. 某溫度下，反應I、Ⅱ的平衡常數相等

c. 一段時間內，反應I、Ⅱ中乙醇的轉化率相等

(3)利用煤制合成氣，再由合成氣間接制乙烯包含的反應有：

I. CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) △H=a kJ·mol-1

Ⅱ. 2CH3QH(g) C2H4(g) + 2H2O(g) △H =b kJ·mol-1

①反應 2CO(g) + 4H2(g) C2H4(g) + 2H2O(g) △H = _________kJ·mol-1 (用 a、b表示)。

②在容積為1 L的密閉容器中，投入2 mol CO和4 mol H2，10 min后，測得c(CO) = 1. 2 mol·L-1·min-1，則10 min內v(H2)=_____________ mol·L-1·min-1。

Answer 1

【答案】C2H6(g) = C2H4(g) + H2(g) △H = + 123. 5 kJ·mol-1 熱裂解是吸熱反應需消耗大量的能量，氧化裂解為放熱反應，節(jié)省能源 ＞ b 2a+b 0. 16

【解析】

(1) ①反應焓變△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能；

②氧化裂解是放熱反應，而熱裂解是吸熱反應，能量消耗不一樣；

(2)①結合升高溫度，平衡移動時lnKp的變化分析△H；

②圖示體現(xiàn)的是溫度對lnKp的影響；

(3) ① 已知：I. CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) △H=a kJ·mol-1，Ⅱ. 2CH3OH(g) C2H4(g) + 2H2O(g) △H =b kJ·mol-1，根據蓋斯定律，I×2+Ⅱ可得反應 2CO(g) + 4H2(g) C2H4(g) + 2H2O(g)，由此計算△H；

②根據v=先計算v(CO)，再計算v(H2)。

(1)①C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)，反應焓變△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能=413.4kJ/mol×6+347.7kJmol-(616kJ/mol+413.4kJ/mol×4+436.0kJ/mol)=+ 123. 5kJ/mol，則乙烷直接裂解制乙烯的熱化學方程式為C2H6(g) = C2H4(g) + H2(g) △H = + 123. 5 kJ·mol-1；

②氧化裂解制乙烯的熱化學方程式為C2H6(g) + O2(g) = C2H4(g) + H2O(g) △H = - 105 kJ·mol-1 ，而乙烷直接裂解制乙烯的熱化學方程式為C2H6(g) = C2H4(g) + H2(g) △H = + 123. 5 kJ·mol-1，可見熱裂解是吸熱反應需消耗大量的能量，氧化裂解為放熱反應，節(jié)省能源；

(2)①由圖示可知升高溫度，平衡移動時lnKp的值不斷增大，說明溫度升高，Kp增大，即平衡正向移動，正方向為吸熱反應，故△H＞0；

②上圖中交點M表示某溫度時，反應I、Ⅱ的lnKp的值相等，即平衡常數相等，因反應I、Ⅱ的反應原理不同，無法體現(xiàn)乙醇的轉化率是否相等和反應I、Ⅱ的速率是否相等，故答案為b；

(3)①已知：I. CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) △H=a kJ·mol-1，Ⅱ. 2CH3OH(g) C2H4(g) + 2H2O(g) △H =b kJ·mol-1，根據蓋斯定律，I×2+Ⅱ可得反應 2CO(g) + 4H2(g) C2H4(g) + 2H2O(g)，則△H=(a kJ·mol-1)×2+(b kJ·mol-1)=(2a+b)kJ·mol-1；

②在容積為1 L的密閉容器中，投入2 mol CO和4 mol H2，10 min后，測得c(CO) = 1. 2 mol·L-1·min-1，v(CO)===0.08 mol·L-1·min-1，則v(H2)= v(CO) ×=0.08 mol·L-1·min-1×2=0.16 mol·L-1·min-1。