题目内容
【题目】乙烯是一种重要的化工原料，可由乙烷为原料制取。请回答下列问题：
（1）传统的热裂解法和现代的氧化裂解法的热化学方程式如下：
C2H6(g)＝C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝＋136kJ·mol－1
C2H6(g)＋
O2(g)＝C2H4(g)＋H2O(g) ΔH2＝－110kJ·mol－1
已知水的汽化热为H2O(l)＝H2O(g) ΔH3＝＋44kJ·mol－1
且反应相关的部分化学键键能数据如下：
①由此计算x＝___，通过比较ΔH1和ΔH2，说明氧化裂解法中通入氧气的作用是___。
②其他条件相同，对于氧化裂化法制乙烯的反应中，实验测得在T1和P1与T2和P2条件下该反应的C2H6平衡转化率相同，若T1＞T2，则P1___P2(填“＞”、“＜”或“＝”)。
③请求出下列反应的反应热：C2H6(g)＋O2(g)＝C2H4(g)＋H2O(l) ΔH3＝___。
（2）一定条件下，在体积为2L的密闭容器中，充入1molC2H6发生传统裂解法制乙烯。
①某温度下，10min后该反应达平衡，此时C2H6的物质的量浓度为0.2mol·L－1，从反应开始到平衡，乙烯的平均反应速率v(C2H4)＝___。
②在其它条件不变的情况下，15min时升高体系温度，20min达到新平衡，请在下边的坐标系中画出0～25 min，c(C2H4)随时间变化曲线：____。
（3）乙烷的氧化裂解反应产物中除了C2H4外，还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应)，图1为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是___；反应的最佳温度为___(填选项序号)。
A.700℃ B.750℃ C.850℃ D.900℃
[乙烯选择性＝
；乙烯收率＝乙烷转化率×乙烯选择性]
（4）烃类氧化反应中，氧气含量低会导致反应产生积炭，堵塞反应管。图2为n(C2H6)/n(O2)的值对乙烷氧化裂解反应性能的影响。判断乙烷氧化裂解过程中
的最佳值是___；判断的理由是___。
（5）工业上，保持体系总压恒定为100kPa的条件下进行该反应，通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%)，掺混惰性气体的目的是___。
（6）反应达平衡时，各组分的体积分数如下表：
计算该温度下的平衡常数Kp＝___(用平衡分压代替平衡浓度，平衡分压＝总压×体积分数)
【答案】465 氧气反应时放出热量，为后续反应提供能量，节约能源 < －154kJ·mol－1 0.03mol/(Lmin) 
(说明：图中平衡时，c(C2H4)只要在0.3mol·L－1~0.5mol·L－1都正确) 虽然反应放热，但反应未达平衡，此时升高温度，反应速率加快，反应物的转化率增大 C 2 比值小于2时，乙烯的收率较低，比值大于2时，乙烯的收率增大很少但产生更多的积炭，堵塞反应管，而比值为2时乙烯收率较高，反应积炭较少 正反应为气体分子数增多的反应，恒压充入惰性气体，相当于扩大容器的体积，降低分压，有利于平衡正向移动 
【解析】
（1）传统的热裂解法和现代的氧化裂解法的热化学方程式如下：
C2H6(g)＝C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝＋136kJ·mol－1 ①
C2H6(g)＋
O2(g)＝C2H4(g)＋H2O(g) ΔH2＝－110kJ·mol－1 ②
已知水的汽化热为H2O(l)＝H2O(g) ΔH3＝＋44kJ·mol－1 ③
且反应相关的部分化学键键能数据如下：
①计算x前，首先看表中数据，预测应通过已知反应，求出H2(g)+
O2(g)＝H2O(g)的ΔH，然后利用键能进行计算。通过①、②两个热化学方程式的比较可以看出，通入O2相当于与H2反应生成H2O，会放出热量，从而说明氧化裂解法中通入氧气的作用是为反应提供能量。
②其他条件相同，对于氧化裂化法制乙烯的反应中，实验测得在T1和P1与T2和P2条件下该反应的C2H6平衡转化率相同，若T1＞T2，平衡逆向移动，则改变压强，平衡应正向移动，由反应前后气体的分子数关系，可确定为使平衡正向移动，P1与P2的关系。
③利用盖斯定律，借助②、③两个反应，可求出下列反应的反应热：C2H6(g)＋O2(g)＝C2H4(g)＋H2O(l) ΔH3。
（2）①从反应开始到平衡，C2H6的物质的量浓度变化量为0.3mol·L－1，借助化学方程式，可求出C2H4的物质的量浓度变化量为0.3mol·L－1，从而求出乙烯的平均反应速率v(C2H4)。
②因为正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，c(C2H4)增大，但求不出具体数值，只能得出浓度范围为(0.3mol·L－1，0.5mol·L－1)，利用此分析，可作图。
（3）乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是虽然反应放热，但反应未达平衡，此时升高温度，反应速率加快，反应物的转化率增大；反应的最佳温度为850℃，虽然温度再升高，反应物的转化率仍增大，但幅度很小，且需要消耗大量的热能，从经济上考虑，不合算。
（4）乙烷氧化裂解过程中
的最佳值是2；判断的理由是此时乙烯的收率基本恒定，增大，会形成积炭。
（5）掺混惰性气体的目的是正反应为气体分子数增多的反应，恒压充入惰性气体，相当于扩大容器的体积，降低分压，有利于平衡正向移动。
（6）该温度下的平衡常数表达式为
，代入表中数据，即可求出Kp。
（1）C2H6(g)＝C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝＋136kJ·mol－1 ①
C2H6(g)＋O2(g)＝C2H4
已知水的汽化热为H2O(l)＝H2O(g) ΔH3＝＋44kJ·mol－1 ③
且反应相关的部分化学键键能数据如下：
①将②-①得H2(g)+O2(g)＝H2O(g) ΔH＝－246kJ·mol－1，ΔH=436 kJ·mol－1+248 kJ·mol－1-2x=－246kJ·mol－1，从而求出x=465kJ·mol－1。通过①、②两个热化学方程式的比较可以看出，通入O2相当于与H2反应生成H2O，会放出热量，从而说明氧化裂解法中通入氧气的作用是氧气反应时放出热量，为后续反应提供能量，节约能源。答案为：465；氧气反应时放出热量，为后续反应提供能量，节约能源；
②若T1＞T2，平衡逆向移动，则改变压强，平衡应正向移动，由反应前气体的分子数比反应后小，可确定为使平衡正向移动，需减小压强，从而得出P1<P2。答案为：<；
③利用盖斯定律，将②-③得：C2H6(g)＋O2(g)＝C2H4(g)＋H2O(l) ΔH3=－154kJ·mol－1。答案为：－154kJ·mol－1；
（2）①从反应开始到平衡，C2H6的物质的量浓度变化量为0.3mol·L－1，借助化学方程式，可求出C2H4的物质的量浓度变化量为0.3mol·L－1，从而求出乙烯的平均反应速率v(C2H4)=
。答案为：0.03mol/(Lmin)；
②因为正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，c(C2H4)增大，但求不出具体数值，只能得出浓度范围为(0.3mol·L－1，0.5mol·L－1)，利用此分析，可得出下图。
(说明：图中平衡时，c(C2H4)只要在0.3mol·L－1~0.5mol·L－1都正确)。答案为：(说明：图中平衡时，c(C2H4)只要在0.3mol·L－1~0.5mol·L－1都正确)；
（3）乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是虽然反应放热，但反应未达平衡，此时升高温度，反应速率加快，反应物的转化率增大；反应的最佳温度为850℃，虽然温度再升高，反应物的转化率仍增大，但幅度很小，且需要消耗大量的热能，从经济上考虑，不合算。答案为：虽然反应放热，但反应未达平衡，此时升高温度，反应速率加快，反应物的转化率增大；C；
（4）乙烷氧化裂解过程中的最佳值是2；判断的理由是比值小于2时，乙烯的收率较低；比值大于2时，乙烯的收率增大很少但产生更多的积炭，堵塞反应管；而比值为2时乙烯收率较高，反应积炭较少。答案为：2；比值小于2时，乙烯的收率较低，比值大于2时，乙烯的收率增大很少但产生更多的积炭，堵塞反应管，而比值为2时乙烯收率较高，反应积炭较少；
（5）掺混惰性气体的目的是正反应为气体分子数增多的反应，恒压充入惰性气体，相当于扩大容器的体积，降低分压，有利于平衡正向移动。答案为：正反应为气体分子数增多的反应，恒压充入惰性气体，相当于扩大容器的体积，降低分压，有利于平衡正向移动；
（6）该温度下的平衡常数表达式为
。答案为：。
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【题目】利用如图所示装置进行下列实验,能得出相应实验结论的是( )
选项 | ① | ② | ③ | 实验结论 |
|
A | 浓盐酸 | MnO2 | NaBr溶液 | 氧化性Cl2>Br2 | |
B | 浓氨水 | 碱石灰 | AgNO3溶液 | AgOH具有两性 | |
C | 浓硫酸 | Na2SO3 | FeCl3溶液 | SO2具有还原性 | |
D | 稀盐酸 | Na2CO3 | Na2SiO3溶液 | 非金属性：Cl>C>Si |
A.AB.BC.CD.D
