乙烯是制造塑料、合成橡胶和合成纤维等化学产品的基本原料。C₂H₆裂解制C₂H₄是化学工业的一个重要研究课题，目前裂解方法有电催化、光催化裂解、直接裂解、氧气或二氧化碳氧化乙烷裂解等。乙烷直接裂解、乙烷二氧化碳氧化裂解和乙烷氧气氧化裂解的反应如下：
（Ⅰ）C₂H₆（g）⇌C₂H₄（g）+H₂（g）ΔH₁=+125kJ•mol^-1
（Ⅱ）CO₂（g）+C₂H₆（g）⇌C₂H₄（g）+CO（g）+H₂O（g）ΔH₂=+177kJ•mol^-1
（Ⅲ）2C₂H₆（g）+O₂（g）⇌2C₂H₄（g）+2H₂O（g）ΔH₃=-211.6kJ•mol^-1
回答下列问题：
（1）已知键能：E（C—H）=416kJ•mol^-1，E（H—H）=436kJ•mol^-1，由此计算生成1mol碳碳π键放出的能量为

271

271

kJ。

（2）在一绝热的恒容密闭容器中，通入一定量的C₂H₆发生反应（Ⅰ），反应过程中容器内压强（p）与时间（t）变化如图1所示，随着反应进行，a～b段压强减小的原因是

反应（Ⅰ）吸热，反应初期，反应正向进行，尽管容器内气体分子数增多，但反应吸热，温度降低引起的压强减小的程度大于气体分子增多引起压强增大的程度

反应（Ⅰ）吸热，反应初期，反应正向进行，尽管容器内气体分子数增多，但反应吸热，温度降低引起的压强减小的程度大于气体分子增多引起压强增大的程度

。
（3）反应（Ⅱ）的Arrhenius经验公式实验数据如图2中曲线a所示，已知Arrhenius经验公式Rlnk=-

E

a

T

+C（E_a为活化能，k为速率常数，R和C为常数）反应的活化能E_a=

26

26

kJ•mol^-1。当改变外界条件时，实验数据如图中曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是

加入催化剂或增大催化剂表面积

加入催化剂或增大催化剂表面积

。
（4）乙烷氧气氧化裂解制乙烯，除发生反应（Ⅲ）之外，还发生副反应（Ⅳ）：2C₂H₆（g）+7O₂（g）⇌4CO₂（g）+6H₂O（g）。在800℃时用乙烷氧气氧化裂解制乙烯，乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率随投料比

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

的变化关系如图所示：

已知：C₂H₄的选择性=

生成的物质的量

参加反应的物质的量

×100%C₂H₄的收率=C₂H₆的转化率×C₂H₄的选择性
①控制

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

=2而不采用选择性更高的

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

=3.5，除可防止积碳外，另一原因是

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

为2～3.5 时，乙烯的收率几乎不变

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

为2～3.5 时，乙烯的收率几乎不变

；

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

＜2时，

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

越小，乙烷的转化率越大，乙烯的选择性和收率越小的原因是

氧气过量，乙烷发生了深度氧化，生成CO、CO等其他物质

氧气过量，乙烷发生了深度氧化，生成CO、CO等其他物质

。
②一定温度和压强为5.8pMPa条件下，将C₂H₆和O₂按物质的量之比为2：3通入密闭弹性容器中发生反应，平衡时，C₂H₄选择性为60%，C₂H₄的收率为48%。该温度下，反应2C₂H₆（g）+O₂（g）⇌2C₂H₄（g）+2H₂O（g）的K_p=

51.84pMPa

51.84pMPa

（用含字母p的代数式表示，带单位。已知K_p是用反应体系中气体的分压来表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数）