乙烯是世界上产量最大的化学品之一,是石油化工产业的核心。其制备方法在不断的优化,以乙烷为原料制备乙烯,成本较低。
(1)传统制备方法:乙烷催化裂解法发生的反应为:C2H6(g)⇌C2H4(g)+H2(g)△H
①已知:298K时,相关物质的相对能量如图1。则△H=+136kJ/mol+136kJ/mol。

②850℃,恒压条件下,常需要通入大量水蒸气,目的是使平衡C2H6(g)⇌C2H4(g)+H2(g)向正反应方向移动,增大乙烯的产量使平衡C2H6(g)⇌C2H4(g)+H2(g)向正反应方向移动,增大乙烯的产量。
(2)乙烷氧化裂解制乙烯[主反应为C2H6(g)+12O2(g)⇌C2H4(g)+H2O(g)]
①“乙烷催化裂解法”制备乙烯时,常会发生积碳反应:C2H6(g)⇌2C(s)+3H2(g),生成的碳会附着在催化剂的表面,降低催化剂的活性,而“乙烷氧化裂解制乙烯”时,很少有积碳,可能原因是高温条件下,O2与C发生反应生成CO2,从而使积碳减少高温条件下,O2与C发生反应生成CO2,从而使积碳减少。
②探究该反应的适宜条件,得到如图数据。

已知:C2H4的选择性:指转化的C2H6中生成C2H4的百分比;乙烯的收率=C2H6的转化率×C2H4的选择性。
图甲:表示其它条件相同,不同温度条件下,组成相同的原料气,反应相同的时间,测得的C2H6的转化率、C2H4的选择性以及乙烯的收率与温度的关系。
图乙:表示其他条件相同,C2H6的转化率、C2H4的选择性以及乙烯的收率随原料气中n(C2H6)n(O2)的变化情况。
用该方法制备乙烯应该选择的适宜条件为:温度850℃(840℃~860℃之间均可)850℃(840℃~860℃之间均可);n(C2H6)n(O2)=2.02.0。
(3)某乙烯熔融燃料电池工作原理如图2所示:则负极的电极反应式为C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2OC2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O。
1
2
n
(
C
2
H
6
)
n
(
O
2
)
n
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)
【答案】+136kJ/mol;使平衡C2H6(g)⇌C2H4(g)+H2(g)向正反应方向移动,增大乙烯的产量;高温条件下,O2与C发生反应生成CO2,从而使积碳减少;850℃(840℃~860℃之间均可);2.0;C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O
【解答】
【点评】
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