题目内容
16．乙烯在化工生产中的用途广泛，乙烷脱氢制乙烯是工业上常用方法，但如果提高乙烯的产率一直是科学家研究的方向．现阶段CO2氧化乙烷脱氢制乙烯的研究在国内外学术界引起较大关注，主要涉及以下反应：反应①：C2H6?C2H4+H2 △H1
反应②：CO2+H2?CO+H2O（g） H2＜0
总反应③：C2H6+CO2?C2H4+H2O（g）+CO△H3
（1）反应①的△S＞0（填“＞”或“＜”）
（2）在工业生产中，为了提高反应①中乙烯的产率，有人拟加入O2除去生成的H2，试解释采取这一措施的原理：氧气与氢气反应生成水，减低氢气的浓度，反应①平衡正向移动，提高乙烯的产率．但由于O2的氧化性强，乙烯往往会被氧化，最终乙烯的产率提高不大，无实际意义．
（3）下列关于该研究的说法正确的是：BD（填写相应的编号）
A．为加快反应速率，生产中实际温度越高越好，可提高每天的产量，从而提高经济效益；
B．研究开发合适的催化剂，加快反应速率；
C．加入CO2可加快反应①的速率，从而提高乙烯的产率；
D．加入CO2对反应①的各物质起到稀释的作用，在恒压条件下可提高乙烷的转化率．
（4）为研究温度对乙烯产率的影响，实验得图1、图2．试分析图1 中H2收率在同一温度下随时间变化而下降的原因：反应②中二氧化碳消耗氢气，使氢气的收率降低．从图2中分析反应③的△H3＞0（填“＞”或“＜”）
（5）写出反应②的平衡常数表达式：K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$．若令浓度商Q=$\frac{生成物浓度的系数次方的乘积}{反应物浓度的系数次方的乘积}$，400K时，在固定体积的密闭容器中，充入物质的量为1：1的CO2和H2，经过一定时间t后到达平衡，在升高温度至1700K．在图3画出反应②随温度升高时Q值的变化趋势图．
分析 （1）反应①为气体物质的量增大反应，混乱度增大；
（2）氧气与氢气反应生成水，减低氢气的浓度，使平衡正向移动；
（3）A．温度非常高，需要提供较多的能量，对设备要求也很高，不能提高综合经济效益；
B．研究开发合适的催化剂，加快反应速率，提高经济效益；
C．加入CO2使反应①中氢气浓度降低，反应速率减慢；
D．在恒压条件下加入CO2对反应①的各物质起到稀释的作用，平衡正向移动；
（4）由图1可知，反应②中二氧化碳消耗氢气，使氢气的收率降低；
由图2可知，随温度升高，乙烯的收率增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动；
（5）平衡常数是指生成物平衡浓度化学计量数幂乘积与反应物浓度化学计量数幂乘积的比；
未到达平衡前，生成物浓度增大，反应物浓度减小，则Q值减小，到达平衡时在升高温度，平衡逆向移动，Q值减小．
解答 解：（1）反应①为气体物质的量增大反应，混乱度增大，故△S＞0，故答案为：＞；
（2）氧气与氢气反应生成水，减低氢气的浓度，反应①平衡正向移动，提高反应①中乙烯的产率，
故答案为：氧气与氢气反应生成水，减低氢气的浓度，反应①平衡正向移动，提高乙烯的产率；
（3）A．温度非常高，需要提供较多的能量，对设备要求也很高，不能提高综合经济效益，故A错误；
B．研究开发合适的催化剂，加快反应速率，提高经济效益，故B正确；
C．加入CO2使反应①中氢气浓度降低，可以通过乙烯产量，但反应速率减慢，故C错误；
D．在恒压条件下加入CO2对反应①的各物质起到稀释的作用，平衡正向移动，可提高乙烷的转化率，故D正确，
故选：BD；
（4）由图1可知，反应②中二氧化碳消耗氢气，使氢气的收率降低；
由图2可知，随温度升高，乙烯的收率增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，反应③的△H3＞0，
故答案为：反应②中二氧化碳消耗氢气，使氢气的收率降低；＞；
（5）反应②的平衡常数表达式K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$，未到达平衡前，生成物浓度增大，反应物浓度减小，则Q值减小，到达平衡时在升高温度，平衡逆向移动，Q值减小，反应②随温度升高时Q值的变化趋势图为：
，
故答案为：$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$；．
点评 本题考查化学平衡影响因素、平衡常数等，注意对基础知识的理解掌握，难度中等．
| A． | NaCl、CaCO3 | B． | CaCO3、Cl2 | C． | Cl2、Ca（OH）2 | D． | Ca（OH）2、NaCl |
+Br2$\stackrel{Fe}{→}$
+HBr．
实验室制备1，2-二溴乙烷的反应原理如下：CH3CH2OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}（浓）}$CH2=CH2
CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚．
用少量的溴和足量的乙醇制备1，2-二溴乙烷的装置如图所示：
有关数据列表如下：
| 乙醇 | 1，2-二溴乙烷 | 乙醚 | |
| 状态 | 无色液体 | 无色液体 | 无色液体 |
| 密度/g•cm-3 | 0.79 | 2.2 | 0.71 |
| 沸点/℃ | 78.5 | 132 | 34.6 |
| 熔点/℃ | 一l30 | 9 | -1l6 |
（1）在此制各实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是d；（填正确选项前的字母）
a．引发反应 b．加快反应速度 c．防止乙醇挥发 d．减少副产物乙醚生成
（2）在装置C中应加入c，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体：（填正确选项前的字母）
a．水 b．浓硫酸 c．氢氧化钠溶液 d．饱和碳酸氢钠溶液
（3）若产物中有少量副产物乙醚．可用蒸馏的方法除去；
（4）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是避免溴大量挥发，但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是产品1，2-二溴乙烷的熔点（凝固点）低，过度冷却会凝固而堵塞导管．
Ⅰ高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途．湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示．
| 湿法 | 强碱性介质中，Fe（NO3）3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液 |
| 干法 | Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物 |
①反应I的化学方程式为2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O．
②反应II的离子方程式为3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O．
③已知25℃时Fe（OH）3的Ksp=4.0×10-38，反应II后溶液中c（Fe3+）=4×10-5mol•L-1，则Fe3+完全沉淀时的pH=3．
（2）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒，在水中被还原生成Fe（OH）3胶体、有吸附性起净水作用．
（3）干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3﹕1．
（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，图2为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出的高铁电池的优点有放电时间长、工作电压稳定．
过碳酸钠（Na2CO4）在洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域有大量应用．