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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷203
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·mol1
C2H6(g)+O2(g)=C2H4(g)+H2O(g) ΔH2=-110kJ·mol1
已知水的汽化热为H2O(l)=H2O(g) ΔH3=+44kJ·mol1
且反应相关的部分化学键键能数据如下:
化学键 H-H(g)H-O(g)O=O(g)
键能(kJ·mol-1)436X496

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·L1,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:
C2H6O2C2H4H2O其他物质
2.4%1.0%12%15%69.6%

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)
19-20高二上·浙江·期中
知识点:化学反应原理综合考查盖斯定律与热化学方程式化学反应速率计算化学平衡的移动及其影响因素 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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乙烯是一种重要的基本化工原料,传统方法由丁烷裂解制备,现代工艺中利用乙烷的氧化裂解获得。两种工业方法的原理如下:
I.CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CH2(g)+CH3CH3(g) H1
II.C2H6(g)+O2(g)C2H4(g)+H2O(g) H2=-110 kJ/mol
(1)化学上,将稳定单质的能量定为0,由元素的单质化合生成1 mol单一化合物的反应热叫该化合物的生成热,生成热可表示该物质的相对能量。25℃、101 kPa下几种有机物的生成热如下表所示(a、b、c均大于零) :

物质

乙烷

乙烯

正丁烷

生成热/ (kJ/mol )

-a

b

-c


由正丁烷裂解生成乙烯的H1=______kJ/mol (用含a、b、c的式子表示)。
(2)在一定温度下,向恒压密闭容器中充入一定量正丁烷,反应生成乙烯和乙烷,经过一段时间达到平衡状态,则下列情况下不能说明该反应达到平衡状态的是______(填标号)。
A.反应热H保持不变                 B.保持不变
C.气体密度保持不变                    D.正丁烷生成速率与乙烯消耗速率相等
(3)乙烷的氧化裂解反应物中除了C2H4外,还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应),如图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________ (填序号)。

A.700℃               B.750℃             C.850℃ D.900℃
[乙烯的选择性=,乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]
(4)工业上,保持体系总压恒定为100 kP的条件下进行反应II,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_________________。反应达平衡时,各组分的体积分数如表:

C2H6

O2

C2H4

H2O

其他物质

2.4%

1.0%

12%

15%

69.6%


计算该温度下的平衡常数Kp=_______
(5)乙烯—空气燃料电池以熔融的K2CO3为电解质时,该燃料电池的正极反应式为2CO2+O2+4e-=2, 则负极反应式为______
乙烯、环氧乙院是重要的化工原料,用途广泛。回答下列问题:
已知:I.2CH2=CH2(g)+O2(g)2 (g) △H1=-206.6kJ•mol-1
II.CH2=CH2(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1)       H2
III.2 (g)+5O2(g)=4CO2(g)+4H2O(1)       H3
(1)反应III:△S(填“>”“<”或“=”)___0。
(2)热值是表示单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量,是燃料质量的一种重要指标。已知乙烯的热值为50.4kJ•g-1,则△H3=___kJ•mol-1
(3)实验测得2CH2=CH2(g)+O2(g)2 (g)中,v=kc2(),v=k•c2(CH2=CH2)•c(O2)(k、k为速率常数,只与温度有关)。
①反应达到平衡后,仅降低温度,下列说法正确的是(        )
A.k、k均增大,且k增大的倍数更多
B.k、k匀减小,且k减小的倍数更少
C.k增大、k减小,平衡正向移动
D.k、k均减小,且k减小的倍数更少
②若在1L的密闭容器中充入1molCH2=CH2(g)和1molO2(g),在一定温度下只发生反应I,经过10min反应达到平衡,体系的压强变为原来的0.875倍,则0~10min内v(O2)=___=___
(4)现代制备乙烯常用乙烷氧化裂解法:
C2H6(g)+O2(g)=C2H4(g)+H2O(g) △H2=-110kJ•mol-1,反应中还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应),图为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。

①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___(填序号)。
A.650℃        B.700℃        C.850℃        D.900℃
[乙烯选择性=;乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]
②工业上,保持体系总压恒定为l00kPa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___
低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯等)作为重要的基本化工原料,在现代石油和化学工业中具有举足轻重的作用。
I.小分子烃类(如丙烯)作为还原剂可以在催化剂上选择性还原NO。
已知:    kJ·mol
    kJ·mol
(1)反应   ______kJ⋅mol
Ⅱ.二氧化碳可将乙烷转化为更有工业价值的乙烯。相同反应时间,不同温度、不同催化剂的条件下测得的数据如表1(均未达到平衡状态):
表1
实验编号
反应温度/℃650650600550
催化剂钴盐

铬盐

C2H6的转化率/%19.032.121.212.0
C2H4的选择性/%17.677.379.785.2
(2)已知C2H4选择性:转化的乙烷中生成乙烯的百分比。反应温度为650℃时,较优的催化剂为______(填“钴盐”或“铬盐”)。对比实验②③④可得出结论:____________(从温度对C2H6的转化率和C2H4的选择性的影响角度分析)。
Ⅲ.一定条件下,碘甲烷(CH3I)热裂解制低碳烯烃的主要反应有:
反应i:      
反应ii:      
反应iii:      
反应i、ii、iii在不同温度下的分压平衡常数如表2,回答下列问题:
表2
298K323K423K523K623K723K
反应i2.80
反应ii
反应iii2.24
(3)根据表中数据推出反应ⅰ的活化能(正)______(填“>”或“<”)(逆)。
(4)实际工业生产中,若存在副反应:      ,结合表2数据分析______(填“>”或“<”)0,陈述理由:_____________
(5)其他条件不变,起始压强为0.1a MPa,向容积为1 L的恒容密闭容器中投入1 mol ,只发生反应i、ii、iii,反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯所占气体组分物质的量分数的影响如图。
   
一定能说明该体系达到平衡状态的是____________(填标号)。715 K条件下,平衡时,体系中_______,反应ⅰ的压强平衡常数=_______(列出计算式)MPa。
A.CH3I的转化率达到最大值          B.
C.气体的密度不再发生变化             D.各气体组分的百分含量保持不变

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