Question

【題目】乙烯是合成纖維、合成橡膠、合成塑料、合成乙醇的基本化工原料。回答下列問題：

（1）實驗室快速制取少量乙烯可用乙烯利（）與NaOH溶液反應制取。寫出該反應的化學方程式為________（磷轉化為磷酸正鹽）。

（2）乙烷裂解制備乙烯越來越受到石化企業的重視。已知部分熱化學方程式如下：

Ⅰ．C2H6（g）=C2H4（g）＋H2（g） △H1＝＋137kJ·mol－1

Ⅱ．CO2（g）＋H2（g）=CO（g）＋H2O（g） △H2＝＋42kJ·mol－1

Ⅲ．C2H6（g）＋CO2（g）=C2H4（g）＋CO（g）＋H2O（g） △H3

①反應Ⅲ的△H3＝________kJ·mol－1。

②若在1273K時，100kPa下反應（Ⅰ）達到平衡時，混合氣體中C2H4、C2H6、H2的物質的量分別為0.047、0.006、0.047，則乙烯的分壓為p（C2H4）＝________kPa；平衡常數Kp＝________（Kp為以分壓表示的平衡常數，計算結果保留1位小數）。

③恒溫恒容密閉容器中進行的反應（Ⅱ），能說明已達到平衡狀態的是________（填字母）。

a．壓強不再隨時間變化 b．混合氣體密度不再隨時間變化

c．v（H2）正＝v（CO）逆 d．單位時間內斷裂C＝O的數目與斷裂H－O的相等

④乙烷直接裂解以及與CO2耦合裂解可能發生的反應及平衡轉化率（α）與溫度（T）的關系分別如下圖所示，已知：a．C2H6=C2H4＋H2；b．C2H6＋CO2=C2H4＋CO＋H2O；c．C2H6＋2CO2=4CO＋H2；d．2C2H6＋CO2=C2H4＋2CO＋2H2＋CH4；e．16C2H6＋9CO2=14C2H4＋12CO＋12H2＋6H2O＋CH4。

下列說法正確的是________（填字母）。

a．600℃以下，反應a的趨勢最大

b．CO2和C2H6耦合裂解有利于提高乙烷的平衡轉化率

c．過量CO2和C2H6耦合高溫裂解，可較好防止催化劑表面結炭

d．用合適的催化劑催化CO2和C2H6耦合裂解，可提高反應平衡常數

（3）以太陽能電池為電源，利用電解法也可實現CO2制備乙烯，其裝置如圖所示。電極a為電源的________（填“正極”或“負極”），生成乙烯的電極反應式為________。

Answer 1

【答案】 ＋179 47 368.2 cd bc 負極 2CO2＋12H＋＋12e－＝CH2＝CH2＋4H2O

【解析】

（2）①利用蓋斯定律；

②分壓=物質的量分數總壓，代入平衡常數表達式可解；

③緊扣“逆向相等，變量不變”判斷平衡狀態；

（3）與電源負極相連的是陰極，得到電子，發生還原反應。

（1）用與NaOH溶液反應制取少量乙烯，且磷轉化為磷酸正鹽即Na3PO4。綜上該反應的化學方程式為：；

（2）①反應Ⅲ=反應Ⅰ+反應Ⅱ，則△H3＝△H1+△H2=＋179kJ·mol－1。

②在1273K時，100kPa下反應（Ⅰ）達到平衡時，混合氣體中C2H4、C2H6、H2的物質的量分別為0.047、0.006、0.047，乙烯的分壓為p（C2H4）＝=

47kPa；p（C2H6）＝6 kPa，p（H2）=47kPa，平衡常數Kp＝=368.2 kPa；

③a．反應（Ⅱ）反應前后氣體數目不變，壓強一直恒定，故壓強不再隨時間變化不能說明已達到平衡狀態，故a錯誤；

b．反應物和生成物全是氣體，由質量守恒可知氣體質量不變。且恒容密閉容器，由密度=氣體質量容器體積，可知密度一直恒定，故混合氣體密度不再隨時間變化不能說明已達到平衡狀態，故b錯誤；

c．v（H2）正＝v（CO）逆，一正一逆反應速率，且符合方程式的化學計量數之比，能說明已達到平衡狀態，故c正確；

d．單位時間內斷裂C＝O（正反應方向）的數目與斷裂H－O（逆反應方向）的相等，且符合方程式的斷鍵數目之比，能說明已達到平衡狀態，故d正確；

答案選cd。

④a．600℃以下，反應e的α（C2H6）最大，故反應e的趨勢最大，故a錯誤；

b．CO2和C2H6耦合裂解，可將C2H6轉化為其他氣體燃料，如CO和CH4，有利于提高乙烷的平衡轉化率，故b正確；

c．過量CO2和C高溫會反應為CO，可較好防止催化劑表面結炭，故c正確；

d．平衡常數僅受溫度影響，催化劑不會改變平衡常數，故d錯誤；

答案選bc。

（3）與電極a相連的電極上CO2轉化為乙烯，碳元素的化合價降低，得到電子，發生還原反應，作為陰極，故電極a為電源的負極，生成乙烯的電極反應式為2CO2＋12H＋＋12e－＝CH2＝CH2＋4H2O。