Question

【题目】乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心。回答下列问题：

(1)乙烷可通过热裂解和氧化裂解制取乙烯。已知下列键能数据：

化学键	C—C	C=C	C—H	H—H
键能/ kJ·mol -1	347. 7	615	413. 4	436. 0

①乙烷直接裂解制乙烯的热化学方程式为_____________________________。

②氧化裂解制乙烯的热化学方程式为C2H6(g) + O2(g) = C2H4(g) + H2O(g) △H = - 105 kJ·mol-1 . 结合①分析，氧化裂解相对热裂解生产乙烯的优点是：_____________________________________(列举1点)。

(2)利用生物乙醇在某种分子筛催化下可脱水制取乙烯，相应反应如下：

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

Ⅱ. 2C2H5OH(g) (C2H5)2O(g) + H2O(g)

平衡常数［Kp是用平衡分压代替平衡浓度(平衡分压=总压×物质的量分数)］及产品选择性如下图所示：

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

②关于上图中交点M，下列说法正确的是________(填字母)。

a. 一段时间内，反应I、Ⅱ的速率相等

b. 某温度下，反应I、Ⅱ的平衡常数相等

c. 一段时间内，反应I、Ⅱ中乙醇的转化率相等

(3)利用煤制合成气，再由合成气间接制乙烯包含的反应有：

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

②在容积为1 L的密闭容器中，投入2 mol CO和4 mol H2，10 min后，测得c(CO) = 1. 2 mol·L-1·min-1，则10 min内v(H2)=_____________ mol·L-1·min-1。

Answer 1

【答案】C2H6(g) = C2H4(g) + H2(g) △H = + 123. 5 kJ·mol-1 热裂解是吸热反应需消耗大量的能量，氧化裂解为放热反应，节省能源 ＞ b 2a+b 0. 16

【解析】

(1) ①反应焓变△H=反应物总键能-生成物总键能；

②氧化裂解是放热反应，而热裂解是吸热反应，能量消耗不一样；

(2)①结合升高温度，平衡移动时lnKp的变化分析△H；

②图示体现的是温度对lnKp的影响；

(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，根据盖斯定律，I×2+Ⅱ可得反应 2CO(g) + 4H2(g) C2H4(g) + 2H2O(g)，由此计算△H；

②根据v=先计算v(CO)，再计算v(H2)。

(1)①C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)，反应焓变△H=反应物总键能-生成物总键能=413.4kJ/mol×6+347.7kJmol-(616kJ/mol+413.4kJ/mol×4+436.0kJ/mol)=+ 123. 5kJ/mol，则乙烷直接裂解制乙烯的热化学方程式为C2H6(g) = C2H4(g) + H2(g) △H = + 123. 5 kJ·mol-1；

②氧化裂解制乙烯的热化学方程式为C2H6(g) + O2(g) = C2H4(g) + H2O(g) △H = - 105 kJ·mol-1 ，而乙烷直接裂解制乙烯的热化学方程式为C2H6(g) = C2H4(g) + H2(g) △H = + 123. 5 kJ·mol-1，可见热裂解是吸热反应需消耗大量的能量，氧化裂解为放热反应，节省能源；

(2)①由图示可知升高温度，平衡移动时lnKp的值不断增大，说明温度升高，Kp增大，即平衡正向移动，正方向为吸热反应，故△H＞0；

②上图中交点M表示某温度时，反应I、Ⅱ的lnKp的值相等，即平衡常数相等，因反应I、Ⅱ的反应原理不同，无法体现乙醇的转化率是否相等和反应I、Ⅱ的速率是否相等，故答案为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，根据盖斯定律，I×2+Ⅱ可得反应 2CO(g) + 4H2(g) C2H4(g) + 2H2O(g)，则△H=(a kJ·mol-1)×2+(b kJ·mol-1)=(2a+b)kJ·mol-1；

②在容积为1 L的密闭容器中，投入2 mol CO和4 mol H2，10 min后，测得c(CO) = 1. 2 mol·L-1·min-1，v(CO)===0.08 mol·L-1·min-1，则v(H2)= v(CO) ×=0.08 mol·L-1·min-1×2=0.16 mol·L-1·min-1。