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利用温室气体CO2作为温和氧化剂选择性氧化乙烷制乙烯,对资源综合利用有重要意义。CO2氧化乙烷制乙烯的反应可表示为反应Ⅰ:C2H6(g)+CO2(g)→C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)△H1。研究表明,在催化剂作用下,反应Ⅰ实际分两步进行,相关化学反应如下:
Ⅱ:C2H6(g)⇌C2H4(g)+H2(g) ΔH2
Ⅲ:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数K与温度变化关系如图所示。据图判断1molC2H4和1molH2的总能量
1molC2H6的能量(填“>”、“=”或“<”,下同);反应Ⅰ和反应Ⅲ的焓变大小关系为ΔH1
ΔH3

(2)在1L密闭容器甲中充入1molC2H6和1molCO2,在催化剂作用下主要发生反应Ⅱ、反应Ⅲ及副反应Ⅳ:C2H6(g)+2CO2(g)→4CO(g)+3H2(g)。10min后,各反应均达到平衡状态,乙烷的平衡转化率(α)及乙烯选择性与温度的关系如图所示(选择性是指生成目的产物所消耗的C2H6与反应中C2H6总消耗的物质的量比)。

①副反应Ⅳ不利于乙烯生成的原因为
副反应IV消耗乙烷和二氧化碳,其生成H2使H2浓度增大,均不利于乙烯的生成
副反应IV消耗乙烷和二氧化碳,其生成H2使H2浓度增大,均不利于乙烯的生成
,要提高CO2的转化率,可采取的措施是
另反应生成的CO抑制反应III,使H2浓度继续变大,不利于生成乙烯;升高温度或增大C2H6物质的量浓度
另反应生成的CO抑制反应III,使H2浓度继续变大,不利于生成乙烯;升高温度或增大C2H6物质的量浓度

②已知某温度时乙烯选择性为70%,容器中H2O的物质的量为0.1mol。则此时C2H6的浓度c(C2H6)=
0.5
0.5
mol•L-1,C2H4和H2的物质的量之比为
1:2
1:2

③以CO2表示的反应速率为v(CO2)=
0.04
0.04
mol/(L•min),反应Ⅲ的平衡常数K=
1
6
1
6

【答案】>;>;副反应IV消耗乙烷和二氧化碳,其生成H2使H2浓度增大,均不利于乙烯的生成;另反应生成的CO抑制反应III,使H2浓度继续变大,不利于生成乙烯;升高温度或增大C2H6物质的量浓度;0.5;1:2;0.04;
1
6
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:38引用:4难度:0.6
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  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 3.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3
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