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)=0.50.5mol•L-1,C2H4和H2的物质的量之比为 1:21:2。
③以CO2表示的反应速率为v(CO2)=0.040.04mol/(L•min),反应Ⅲ的平衡常数K=1616。
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【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;
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【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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