解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷154
开发新型高效的乙烷脱氢制乙烯过程对于石油化工至关重要。回答下列问题：
（1）不同Zn含量PtSn催化剂催化乙烷脱氢反应
时，乙烷的转化效率随时间变化如下图所示。由图可知，催化活性最优的催化剂为____________ 。
（2）随着温度升高，乙烷脱氢反应容易造成催化剂表面积碳，影响催化剂的稳定性，脱氢时通常一起充入CO2，该工艺称为“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”，CO2发生的反应为：
、
。则CO2的作用为____________ 、____________ 。
（3）实验室模拟“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”，
℃时，将2.8mol
与5.2mol CO2充入容积恒定为0.5L的恒温密闭容器中发生反应：
，平衡时，
。
①a=______ 。
②T℃时，该反应的平衡常数K=______ 。
③若不考虑副反应，对于该反应体系，下列说法正确的是______ （填标号）。
a.三种生成物平衡分压比值保持不变时，反应达到平衡状态
b.降低C2H6与CO2用料比，C2H6的平衡转化率升高
c.在容器中加入CaO，可与H2O反应，提高CH2=CH2产率
d.反应开始后的一段时间内，适当缩小容器体积可提高单位时间内C2H6的转化率
（4）中国科学院科研团队，利用固体氧化物电解池（Solid oxide electrolysis cell，SOEC），在SOEC阳极实现了高选择性乙烷电化学脱氢制乙烯。装置示意图如下。
①b为电源的______ 极。
②阳极电极反应为__________________ 。
（1）不同Zn含量PtSn催化剂催化乙烷脱氢反应
时，乙烷的转化效率随时间变化如下图所示。由图可知，催化活性最优的催化剂为（2）随着温度升高，乙烷脱氢反应容易造成催化剂表面积碳，影响催化剂的稳定性，脱氢时通常一起充入CO2，该工艺称为“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”，CO2发生的反应为：
、。则CO2的作用为（3）实验室模拟“乙烷二氧化碳氧化脱氢反应”，
℃时，将2.8mol与5.2mol CO2充入容积恒定为0.5L的恒温密闭容器中发生反应：，平衡时，。①a=
②T℃时，该反应的平衡常数K=
③若不考虑副反应，对于该反应体系，下列说法正确的是
a.三种生成物平衡分压比值保持不变时，反应达到平衡状态
b.降低C2H6与CO2用料比，C2H6的平衡转化率升高
c.在容器中加入CaO，可与H2O反应，提高CH2=CH2产率
d.反应开始后的一段时间内，适当缩小容器体积可提高单位时间内C2H6的转化率
（4）中国科学院科研团队，利用固体氧化物电解池（Solid oxide electrolysis cell，SOEC），在SOEC阳极实现了高选择性乙烷电化学脱氢制乙烯。装置示意图如下。
①b为电源的
②阳极电极反应为
2020·山东日照·二模
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C2H4(g)+H2(g) △H。
CH2=CH2(g)+H2(g)△H，若平衡时容器中总压为pPa，乙烷的转化率为α，则该反应的平衡常数KP=
O2(g)
过高，则会导致乙烷转化率降低，且易形成积碳。800℃时，当n(C2H6)和n(O2)的混合气以一定流速通过反应器时，混合气中
乙烯是一种重要的基本化工原料，乙烯的产量可以衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。
I.工业用H2和CO2在一定条件下合成乙烯：
6H2(g)+2CO2(g)
CH2=CH2(g)+4H2O(g) ΔH1
已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH2=-571.6kJ·mol-1
②CH2=CH2(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1) ΔH3=-1411kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(1) ΔH4=-44kJ·mol-1
(1)ΔH1=___________ 。
(2)在密闭容器中充入体积比为3：1的H2和CO2，不同温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如下图所示，下列说法正确的是___________。
II.工业用甲烷催化法制取乙烯：2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0，T℃时，向2L的恒容反应器中充入2molCH4，仅发生上述反应，反应过程中CH4的物质的量随时间变化如图所示：
(3)实验测得v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆c(C2H4)∙c2(H2)，k正、k逆为速率常数，只与温度有关，T℃时k正与k逆的比值为___________ (用含x的代数式表示)；若将温度升高，速率常数增大的倍数：k正___________ k逆(填“>”“=”或“＜”)。
III.乙烷裂解制乙烯：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)
(4)T℃时，将乙烷与氦气体积比1：1混合后，通入一密闭容器中发生反应。平衡时容器压强为pPa，若乙烷的平衡转化率为50%，反应的平衡常数Kp=___________ (用分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
IV.电化学法还原二氧化碳制乙烯原理如下图所示。
(5)阴极电极反应式为：________ 。电路中转移0.3mol电子，两极共收集气体________ L(标准状况)。
I.工业用H2和CO2在一定条件下合成乙烯：
6H2(g)+2CO2(g)
CH2=CH2(g)+4H2O(g) ΔH1已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH2=-571.6kJ·mol-1
②CH2=CH2(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1) ΔH3=-1411kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(1) ΔH4=-44kJ·mol-1
(1)ΔH1=
(2)在密闭容器中充入体积比为3：1的H2和CO2，不同温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如下图所示，下列说法正确的是___________。
| A．为了提高乙烯的产率应尽可能选择低温 |
| B．生成乙烯的速率：v(M)可能小于v(N) |
| C．M点时的压强一定小于N点时的压强 |
| D．平衡常数：KM<KN |
II.工业用甲烷催化法制取乙烯：2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0，T℃时，向2L的恒容反应器中充入2molCH4，仅发生上述反应，反应过程中CH4的物质的量随时间变化如图所示：
(3)实验测得v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆c(C2H4)∙c2(H2)，k正、k逆为速率常数，只与温度有关，T℃时k正与k逆的比值为
III.乙烷裂解制乙烯：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)
(4)T℃时，将乙烷与氦气体积比1：1混合后，通入一密闭容器中发生反应。平衡时容器压强为pPa，若乙烷的平衡转化率为50%，反应的平衡常数Kp=
IV.电化学法还原二氧化碳制乙烯原理如下图所示。
(5)阴极电极反应式为：
乙烯是一种重要的基本化工原料，乙烯的产量可以衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。
I.工业用H2和CO2在一定条件下合成乙烯：6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) ΔH1
已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH2=-571.4kJ·mol-1
②CH2=CH2(g)+3O2(g)→2CO2(g)+2H2O(1) ΔH3=-1411kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(1) ΔH4=-44kJ·mol-1
(1)ΔH1=_______
(2)在密闭容器中充入体积比为3：1的H2和CO2，不同温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示，下列说法正确的是_______。
II.工业用甲烷催化法制取乙烯：2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0，T℃时，向4L的恒容反应器中充入2molCH4，仅发生上述反应，反应过程中CH4的物质的量随时间变化如图所示：
(3)实验测得v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆c(C2H4)·c2(H2)，k正、k逆为速率常数，只与温度有关，T℃时k正与k逆的比值为_______ (用含x的代数式表示)；若将温度升高，速率常数增大的倍数：k正_______ (填“>”“=”或“<”)k逆。
III.乙烷裂解制乙烯：C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)。
(4)T℃时，将乙烷与氦气体积比2：1混合后，通入一密闭容器中发生反应。平衡时容器压强为P0Pa，若乙烷的平衡转化率为50%，反应的平衡常数Kp=_____ (用分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
IV.电化学法还原二氧化碳制乙烯原理如下图所示。
(5)阴极电极反应式为：_______ ，电路中转移0.6mol电子，两极共收集气体_______ L(标准状况)。
I.工业用H2和CO2在一定条件下合成乙烯：6H2(g)+2CO2(g)
CH2=CH2(g)+4H2O(g) ΔH1已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH2=-571.4kJ·mol-1
②CH2=CH2(g)+3O2(g)→2CO2(g)+2H2O(1) ΔH3=-1411kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(1) ΔH4=-44kJ·mol-1
(1)ΔH1=
(2)在密闭容器中充入体积比为3：1的H2和CO2，不同温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示，下列说法正确的是_______。
| A．为了提高乙烯的产率应尽可能选择低温 |
| B．生成乙烯的速率：v(M)可能小于v(N) |
| C．平衡常数：KM<KN |
| D．M点时的压强一定小于N点时的压强 |
II.工业用甲烷催化法制取乙烯：2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0，T℃时，向4L的恒容反应器中充入2molCH4，仅发生上述反应，反应过程中CH4的物质的量随时间变化如图所示：
(3)实验测得v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆c(C2H4)·c2(H2)，k正、k逆为速率常数，只与温度有关，T℃时k正与k逆的比值为
III.乙烷裂解制乙烯：C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g)。(4)T℃时，将乙烷与氦气体积比2：1混合后，通入一密闭容器中发生反应。平衡时容器压强为P0Pa，若乙烷的平衡转化率为50%，反应的平衡常数Kp=
IV.电化学法还原二氧化碳制乙烯原理如下图所示。
(5)阴极电极反应式为：
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