利用溫室氣體CO2作為溫和氧化劑選擇性氧化乙烷制乙烯,對資源綜合利用有重要意義。CO2氧化乙烷制乙烯的反應可表示為反應Ⅰ:C2H6(g)+CO2(g)→C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)△H1。研究表明,在催化劑作用下,反應Ⅰ實際分兩步進行,相關化學反應如下:
Ⅱ:C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g) ΔH2
Ⅲ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列問題:
(1)反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常數K與溫度變化關系如圖所示。據圖判斷1molC2H4和1molH2的總能量 >>1molC2H6的能量(填“>”、“=”或“<”,下同);反應Ⅰ和反應Ⅲ的焓變大小關系為ΔH1>>ΔH3。
(2)在1L密閉容器甲中充入1molC2H6和1molCO2,在催化劑作用下主要發(fā)生反應Ⅱ、反應Ⅲ及副反應Ⅳ:C2H6(g)+2CO2(g)→4CO(g)+3H2(g)。10min后,各反應均達到平衡狀態(tài),乙烷的平衡轉化率(α)及乙烯選擇性與溫度的關系如圖所示(選擇性是指生成目的產物所消耗的C2H6與反應中C2H6總消耗的物質的量比)。
①副反應Ⅳ不利于乙烯生成的原因為 副反應IV消耗乙烷和二氧化碳,其生成H2使H2濃度增大,均不利于乙烯的生成副反應IV消耗乙烷和二氧化碳,其生成H2使H2濃度增大,均不利于乙烯的生成,要提高CO2的轉化率,可采取的措施是 另反應生成的CO抑制反應III,使H2濃度繼續(xù)變大,不利于生成乙烯;升高溫度或增大C2H6物質的量濃度另反應生成的CO抑制反應III,使H2濃度繼續(xù)變大,不利于生成乙烯;升高溫度或增大C2H6物質的量濃度。
②已知某溫度時乙烯選擇性為70%,容器中H2O的物質的量為0.1mol。則此時C2H6的濃度c(C2H6)=0.50.5mol?L-1,C2H4和H2的物質的量之比為 1:21:2。
③以CO2表示的反應速率為v(CO2)=0.040.04mol/(L?min),反應Ⅲ的平衡常數K=1616。
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【答案】>;>;副反應IV消耗乙烷和二氧化碳,其生成H2使H2濃度增大,均不利于乙烯的生成;另反應生成的CO抑制反應III,使H2濃度繼續(xù)變大,不利于生成乙烯;升高溫度或增大C2H6物質的量濃度;0.5;1:2;0.04;
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:38引用:4難度:0.6
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(1)此時A的濃度c(A)=
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