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解答题-原理综合题 适中0.65 引用2 组卷171
乙烯是一种重要的有机化工原料。利用二氧化碳氧化乙烷制备乙烯的原理如下：
I.   
II.   
(1)①总反应的为_______。
②一定温度下，向初始压强为2p的刚性容器中充入等物质的量的乙烷和二氧化碳，发生上述总反应，乙烷的平衡转化率为a，则反应的压强平衡常数_______。
(2)K为总反应的平衡常数，与温度的倒数的变化如下图所示：

以上曲线中表示总反应的曲线的是_______(填标号)，理由是_______。
(3)在高温条件下，乙烷脱氢会发生副反应：；。
在恒压、和的起始量一定的条件下，的平衡转化率和的平衡选择性随温度的变化如下表所示：(的选择性)
温度/℃平衡转化率/%平衡选择性/%
62510.596.5
65017.896.0
67525.295.1
7003592.6
①乙烯的平衡选择性随温度升高而降低的原因是_______。
②研究发现，向反应体系中增加，产物中C(s)会减少，请用方程式说明原因_______。
(4)科学家利用固体氧化物电解池也能实现和的耦合转化，原理如下图所示。则Y是电源的_______(填“正极”或“负极”)；正极区的电极反应式为_______。
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知识点：盖斯定律及其有关计算温度对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算电解池电极反应式及化学方程式的书写与判断 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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苯乙烯是一种重要的有机化工原料，可利用乙苯催化脱氢法制备。实际生产中常在体系中充入一定量的，主要反应如下：
Ⅰ．简单脱氢反应：          ；
Ⅱ．逆水煤气反应：       ；
Ⅲ．氧化脱氢反应：         
请回答：
(1)反应Ⅱ能自发进行，则_______(填“”、“”或“”)，有利于反应Ⅲ自发进行的条件是_______。
(2)关于上述反应，下列说法正确的是_______。
A．在恒温体积不变的密闭容器中，混合气体的密度不变时，不能说明反应体系已达到平衡
B．升高温度，降低压强，加入催化剂均可提高乙苯的平衡转化率
C．对于反应Ⅲ，恒温恒压下达到平衡时，通入，苯乙烯的物质的量浓度会上升
D．在乙苯脱氢反应体系中，将换成适量的也可提高乙苯的平衡转化率
(3)碳酸钙受热发生分解反应，600℃时该反应的平衡常数，向密闭容器中加入过量碳酸钙，充入乙苯气体，在600℃下发生反应Ⅲ，平衡时乙苯的转化率为40%，该温度下反应Ⅲ的平衡常数_______(用字母a、b表示)。
(4)由于发生副反应，常伴随、、等副产物生成。在不同反应温度下，乙苯的转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(可定量描述产物中苯乙烯含量的高低)示意图如图1：
   
                                        图1
控制反应的温度约为600∼700℃，理由是_______。
(5)经研究，工业生产中反应Ⅰ和反应Ⅲ在某催化剂条件下是同时发生的，产物主要是和苯乙烯。在初始阶段，以反应Ⅲ为主，随着时间的延长，反应Ⅰ逐渐占主导地位。请在图2的基础上画出产物苯乙烯的物质的量随反应时间的变化曲线_______。
   
乙烯的产量是一个国家石油化工水平的重要标志，研究制备乙烯的原理具有重要的意义，科学家研究出各种制备乙烯的方法。
I．由乙烷直接脱氢或氧化脱氢制备，原理如下：
直接脱氢：       
氧化脱氢：             
(1)已知键能，，生成1mol碳碳π键放出的能量为_______________kJ，从热力学角度比较直接脱氢和氧化脱氢，氧化脱氢法的优点为______________。
(2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量的和，维持初始压强，，发生上述两个反应。2.5min时，，，则用的分压变化表示直接脱氢反应的平均速率为_______；反应一段时间后，和的消耗速率比小于2：1的原因为__________________。
II．利用乙炔和氢气催化加成制备乙烯，发生如下反应：
①       
②             
保持压强为20kPa条件下，按起始投料，匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应①和②，测得不同温度下和的转化率如下图实线所示(图中虚线表示相同条件下平衡转化率随温度的变化)。

   

(3)表示转化率的曲线是_____________(填“m”或“n”)。
(4)随着温度的升高，m和n两条曲线都是先升高后降低，其原因是_______________。
(5)时，两种物质的转化率分别为0.75、0.5，反应①的平衡常数__________。
资源化是实现“双碳”目标的重要途径。
方法1：化学还原制备、、等。
(1)以和为原料合成乙烯，其反应的过程分两步进行：
①   
②   
写出加氢合成乙烯的热化学方程式：________。
(2)利用二氧化碳合成淀粉，首先是利用二氧化碳制备甲醇。已知和在某种催化剂作用下可同时发生以下两个反应：
Ⅰ．   
Ⅱ．   
在压强为P，、的起始投料为1：3的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ。实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。

已知：的选择性
①有利于提高的选择性的措施有________（填序号）。
A.适当降温       B.适当升温       C.选择合适的催化剂
②温度高于350℃时，体系中发生的反应以________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）为主，说明理由：________。
③其中表示平衡时的选择性的曲线是________（填“a”或“b”）。
(3)合成乙醇。在一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol、xmol，发生反应，测得平衡体系中，的体积分数与x的关系如图所示。

在m、n、p点中，的转化率最大的是________（填字母）点。该温度下，平衡常数K=________（列出算式即可得分）。
方法2：用电解法可将转化为多种原料。
(4)用如图装置电解二氧化碳制取甲烷，温度控制在10℃左右，持续通入二氧化碳，电解过程中，物质的量基本不变。写出阴极的电极反应式________；阳极产生的气体是________（写化学式）。

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