研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有
Ⅰ.C2H6(g)⇌C2H4(g)+H2(g)△H1═136kJ•mol-1
Ⅱ.C2H6(g)+CO2(g)⇌C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)△H2═177kJ•mol-1
Ⅲ.C2H6(g)+2CO2(g)⇌4CO(g)+3H2(g)△H3
Ⅳ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H4═41kJ•mol-1
(298K时,相关物质的相对能量如图1):

(1)有研究表明,在催化剂存在下,反应Ⅱ分两步进行,过程如下:C2H6(g)+CO2(g)→C2H4(g)+H2(g)+CO2(g)→C2H4(g)+CO(g)+H2O(g),且第二步速率较慢(反应活化能为210kJ⋅mol-1)。根据相关物质的相对能量,画出反应Ⅱ分两步进行的“能量−反应过程图”,起点从[C2H6(g)+CO2(g)]的能量-477kJ⋅mol-1开始(如图2)
。
(2)①CO2和C2H6按物质的量1:1投料,在923K和保持总压恒定的条件下,研究催化剂X对“CO2氧化C2H6制C2H4”的影响,所得实验数据如表:


催化剂 | 转化率C2H6/% | 转化率CO2/% | 产率C2H4/% |
催化剂X | 19.0 | 37.6 | 3.3 |
CO
CO
,判断依据是 C2H4的产率低说明催化剂X有利于提高反应Ⅲ速率
C2H4的产率低说明催化剂X有利于提高反应Ⅲ速率
。②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C2H4的选择性(生成C2H4的物质的量与消耗C2H6的物质的量之比)。在773K,乙烷平衡转化率为9.1%,保持温度和其他实验条件不变,采用选择性膜技术,乙烷转化率可提高到11.0%。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是
选择性膜吸附C2H4,促进反应Ⅱ平衡向正反应方向移动
选择性膜吸附C2H4,促进反应Ⅱ平衡向正反应方向移动
。【答案】
;CO;C2H4的产率低说明催化剂X有利于提高反应Ⅲ速率;选择性膜吸附C2H4,促进反应Ⅱ平衡向正反应方向移动

【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:6引用:1难度:0.6