Question

【题目】乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料、合成乙醇的基本化工原料。回答下列问题：

（1）实验室快速制取少量乙烯可用乙烯利（）与NaOH溶液反应制取。写出该反应的化学方程式为________（磷转化为磷酸正盐）。

（2）乙烷裂解制备乙烯越来越受到石化企业的重视。已知部分热化学方程式如下：

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反应Ⅲ的△H3＝________kJ·mol－1。

②若在1273K时，100kPa下反应（Ⅰ）达到平衡时，混合气体中C2H4、C2H6、H2的物质的量分别为0.047、0.006、0.047，则乙烯的分压为p（C2H4）＝________kPa；平衡常数Kp＝________（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。

③恒温恒容密闭容器中进行的反应（Ⅱ），能说明已达到平衡状态的是________（填字母）。

a．压强不再随时间变化 b．混合气体密度不再随时间变化

c．v（H2）正＝v（CO）逆 d．单位时间内断裂C＝O的数目与断裂H－O的相等

④乙烷直接裂解以及与CO2耦合裂解可能发生的反应及平衡转化率（α）与温度（T）的关系分别如下图所示，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。

下列说法正确的是________（填字母）。

a．600℃以下，反应a的趋势最大

b．CO2和C2H6耦合裂解有利于提高乙烷的平衡转化率

c．过量CO2和C2H6耦合高温裂解，可较好防止催化剂表面结炭

d．用合适的催化剂催化CO2和C2H6耦合裂解，可提高反应平衡常数

（3）以太阳能电池为电源，利用电解法也可实现CO2制备乙烯，其装置如图所示。电极a为电源的________（填“正极”或“负极”），生成乙烯的电极反应式为________。

Answer 1

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

【解析】

（2）①利用盖斯定律；

②分压=物质的量分数总压，代入平衡常数表达式可解；

③紧扣“逆向相等，变量不变”判断平衡状态；

（3）与电源负极相连的是阴极，得到电子，发生还原反应。

（1）用与NaOH溶液反应制取少量乙烯，且磷转化为磷酸正盐即Na3PO4。综上该反应的化学方程式为：；

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

②在1273K时，100kPa下反应（Ⅰ）达到平衡时，混合气体中C2H4、C2H6、H2的物质的量分别为0.047、0.006、0.047，乙烯的分压为p（C2H4）＝=

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

③a．反应（Ⅱ）反应前后气体数目不变，压强一直恒定，故压强不再随时间变化不能说明已达到平衡状态，故a错误；

b．反应物和生成物全是气体，由质量守恒可知气体质量不变。且恒容密闭容器，由密度=气体质量容器体积，可知密度一直恒定，故混合气体密度不再随时间变化不能说明已达到平衡状态，故b错误；

c．v（H2）正＝v（CO）逆，一正一逆反应速率，且符合方程式的化学计量数之比，能说明已达到平衡状态，故c正确；

d．单位时间内断裂C＝O（正反应方向）的数目与断裂H－O（逆反应方向）的相等，且符合方程式的断键数目之比，能说明已达到平衡状态，故d正确；

答案选cd。

④a．600℃以下，反应e的α（C2H6）最大，故反应e的趋势最大，故a错误；

b．CO2和C2H6耦合裂解，可将C2H6转化为其他气体燃料，如CO和CH4，有利于提高乙烷的平衡转化率，故b正确；

c．过量CO2和C高温会反应为CO，可较好防止催化剂表面结炭，故c正确；

d．平衡常数仅受温度影响，催化剂不会改变平衡常数，故d错误；

答案选bc。

（3）与电极a相连的电极上CO2转化为乙烯，碳元素的化合价降低，得到电子，发生还原反应，作为阴极，故电极a为电源的负极，生成乙烯的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－＝CH2＝CH2＋4H2O。