[题目]乙烯是重要的基本化工原料.以乙烷为原料生产乙烯有多种方法.I.乙烷裂解脱氢法.该方法的反应为:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) △H=akJ/mol(1)已知101kPa.298K时.C(s)和H2(g)生成lmoC2H6(g).1molC2H4(g)的△H分别为-84.7 kJ/mol.+52.3kJ/mol.则a= .II.乙烷氧化脱氢法.在原� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】乙烯是重要的基本化工原料，以乙烷为原料生产乙烯有多种方法。

I.乙烷裂解脱氢法。该方法的反应为：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) △H=akJ/mol

(1)已知101kPa，298K时，C(s)和H2(g)生成lmoC2H6(g)、1molC2H4(g)的△H分别为－84.7 kJ/mol、+52.3kJ/mol。则a=___________。

II.乙烷氧化脱氢法，在原料气中加入氧气，乙烷氧化脱氢的反应如下：2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) △H<0，副反应都为放热反应，副产物有CH4(g)、CO(g)、CO2(g)。原料气(70.1%空气、29.9%C2H6)在反应器中停留15s，获得相关数据如下表：

反应温度/℃	乙烷转化率/%	乙烯选择性/%	产率/%
750	80.5	62.9	50.6
800	85.6	64.5	55.2
850	92.2	63.2	58.3
900	97.6	59.0	57.6

(2)①反应的平衡常数表达式为K=___________，K(750℃)___________K(900℃)(填“>”、“<”、“=”)

②当温度超过800℃时，乙烯的选择性降低，其主要原因可能是________________。

III.催化氧化脱氢法。以Mo-V-Nb-Sb的氧化物为催化剂，在常压、380℃下，反应速率与氧气分压[P(O2)]、乙烷分压[P(C2H6)的关系如下图所示。

(3)已知该反应的速率方程为v=kPm(O2)·Pn(C2H6)，则m=___________，n=___________。

IV质子膜燃料电池法。

(4)乙烷氧化制乙烯会产生CO2的大量排放，近年研究人员开发了乙烷氧化制乙烯的质子膜燃料电池(SOFC)，该燃料电池的负极反应式为__________，这种电池工作过程中没有CO2排放，原因是______________。

【答案】+137.0 > 副反应速率变大(或副反应增多) m=0 n=1 C2H6-2e-=C2H4+2H＋质子膜将氧气和乙烷、乙烯隔开，使脱氢和氧化分开进行，所以没有CO2产生

【解析】

(1)先分别写出C与H2转化为乙烷、乙烯的热化学方程式，然后将两个式子相减，即可得相应的热化学方程式，确定a的值；

(2)①根据化学平衡常数的含义书写其表达式；化学平衡常数只与温度有关，利用平衡移动原理分析判断；

②从有机化学反应发生时伴随的副反应分析判断；

(3)①分析图象中v与p(O2)、p(C2H6)的关系进行判断；

(4)乙烷氧化制乙烯的质子膜燃料电池(SOFC)，乙烷在负极失氢被氧化，发生氧化反应，据此写出该燃料电池的负极反应式；燃料电池将氧化反应、还原反应分开为两个半反应。

(1)根据题意可得热化学方程式：①2C(s)+3H2(g)=C2H6(g) △H=-84.7kJ/mol

②2C(s)+2H2(g)=C2H4(g) △H=+52.3kJ/mol，②—①，整理，可得C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) △H=+137kJ/mol；

(2)①化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时，各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，所以反应2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) △H<0的化学平衡常数表达式为：K=；化学平衡常数只与温度有关，由于该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，所以K(750℃)>K(900℃)；