甲烷、乙烯是两种重要的有机化合物，回答下列问题：(1)工业上以乙烷(C2H6)为原料，用传...

甲烷、乙烯是两种重要的有机化合物，回答下列问题：

(1)工业上以乙烷(C2H6)为原料，用传统的热裂解法或现在的氧化裂解法制取乙烯：

①C2H6(g)=C2H4(g) +H2(g)　　 ΔH1=+136kJ/mol；

②2C2H6(g)+O2(g)=2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-220kJ/mol

已知上述反应中部分化学键键能数据如下表：

由此计算a=_________。

(2)甲烷可用于消除氮氧化物NO2：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，在温度为T1和T2时，分别降0.5molCH4和1.2molNO2充入1L恒容密闭容器中发生反应，测得有关数据如下表：

①温度为T1时，0—10min内NO2的平均反应速率v(NO2)=__________________。

②根据表中数据判断T1 _________T2(填“＞”“＜”或“=”)，当温度为T2时反应进行到40min时，x_______0.15(填“＞”“＜”或“=”)，该反应为_________(填“放热”或“吸热”)反应。

③单位时间内形成C—H键与形成C==O氧键的数目之比为_________时，说明反应达到平衡状态。

④温度为T2时，若相平衡后的容器中再充入0.5molCH4和1.2molNO2，重新达到平衡时，n(N2)的范围是__________________。

(3)甲烷、乙烯完全燃烧均生成CO2，常温下H2CO3H++HCO3- Ka1=4.3×10-7；HCO3-H++CO3-2- Ka2=5.6×10-11；NH3·H2ONH4++OH- Kb=1.8×10-5；用氨水吸收CO2生成NH4HCO3溶液，则NH4HCO3溶液显_________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，计算反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=_________(结果保留小数点后1位)

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乙烯是一种重要的化工原料，可由乙烷为原料制取，回答下列问题。

（1）传统的热裂解法和现代的氧化裂解法的热化学方程式如下：

①C2H6(g)=C2H4(g) +H2(g) ΔH1=+136 kJ/mol

②C2H6(g)+ O2(g)= C2H4(g)+H2O(g) ΔH2=-110 kJ/mol

已知反应相关的部分化学键键能数据如下：

由此计算x=_________，通过比较△H1和△H2，说明和热裂解法相比，氧化裂解法的优点是_______________________________（任写一点）。

（2）乙烷的氧化裂解反应产物中除了C2H4外，还存在CH4、CO、CO2等副产物（副反应均为放热反应），图1为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是______，反应的最佳温度为____________（填选项序号）。

A.700℃　　　　 B.750℃　　　　　 C.850℃　　　　 D.900℃

[乙烯选择性=；乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]

（3）烃类氧化反应中，氧气含量低会导致反应产生积炭，堵塞反应管。图2为n(C2H6)/n(O2)的值对乙烷氧化裂解反应性能的影响。判断乙烷氧化裂解过程中n(C2H6)/n(O2)的最佳值是_______________，判断的理由是__________________________________。

（4）工业上，保持体系总压恒定为100kPa的条件下进行该反应，通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体（惰性气体的体积分数为70%），掺混惰性气体的目的是___________________________。

反应达平衡时，各组分的体积分数如下表：

计算该温度下的平衡常数Kp=_________（用平衡分压代替平衡浓度，平衡分压=总压×体积分数）

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乙烯是一种重要的化工原料，可由乙烷为原料制取，回答下列问题。

（1）传统的热裂解法和现代的氧化裂解法的热化学方程式如下：

①C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)　　 ΔH1=+136kJ·mol-1

②C2H6(g)+O2(g)=C2H4(g)+H2O(g)　　 ΔH2=-110kJ·mol-1

已知反应相关的部分化学键键能数据如下：

由此计算x=___，通过比较ΔH1和ΔH2，说明和热裂解法相比，氧化裂解法的优点是___(任写一点)。

（2）乙烷的氧化裂解反应产物中除了C2H4外，还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应)，图甲为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是___，反应的最佳温度为___(填序号)。

A.700℃　　　 B.750℃　　　 C.850℃　　　 D.900℃

[乙烯选择性=；乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]

（3）烃类氧化反应中，氧气含量低会导致反应产生积炭堵塞反应管。图乙为的值对乙烷氧化裂解反应性能的影响。判断乙烷氧化裂解过程中的最佳值是___，判断的理由是___。

（4）工业上，保持体系总压恒定为100kPa的条件下进行该反应，通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%)，掺混惰性气体的目的是___。反应达平衡时，各组分的体积分数如下表：

计算该温度下的平衡常数：Kp=___(用平衡分压代替平衡浓度，平衡分压=总压×体积分数)。

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乙烯是一种重要的化工原料，可由乙烷为原料制取，回答下列问题。

（1）传统的热裂解法和现代的氧化裂解法的热化学方程式如下：

①C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)　　 ΔH1=+136kJ·mol-1

②C2H6(g)+O2(g)=C2H4(g)+H2O(g)　　 ΔH2=-110kJ·mol-1

已知反应相关的部分化学键键能数据如下：

由此计算x=___，通过比较ΔH1和ΔH2，说明和热裂解法相比，氧化裂解法的优点是___(任写一点)。

（2）乙烷的氧化裂解反应产物中除了C2H4外，还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应)，图甲为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是___，反应的最佳温度为___(填序号)。

A.700℃　　　 B.750℃　　　 C.850℃　　　 D.900℃

[乙烯选择性=；乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]

（3）烃类氧化反应中，氧气含量低会导致反应产生积炭堵塞反应管。图乙为的值对乙烷氧化裂解反应性能的影响。判断乙烷氧化裂解过程中的最佳值是___，判断的理由是___。

（4）工业上，保持体系总压恒定为100kPa的条件下进行该反应，通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%)，掺混惰性气体的目的是___。反应达平衡时，各组分的体积分数如下表：

计算该温度下的平衡常数：Kp=___(用平衡分压代替平衡浓度，平衡分压=总压×体积分数)。

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乙烷是一种重要的化工原料，可用作制冷剂、燃料、制备乙烯的原料。

请回答下列问题：

I.乙烷蒸汽裂解技术是工业上应用成熟的乙烯制备方法：C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)　　 △H。

（1）已知：C2H6(g)、H2(g)和CH2CH2(g)的标准燃烧热分别是1560kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1和1411.0kJ·mol-1，则△H=___。

（2）1000℃时，在某刚性密闭容器内充入一定量的C2H6(g)，只发生反应C2H6(g)CH2=CH2(g)+H2(g)△H，若平衡时容器中总压为pPa，乙烷的转化率为α，则该反应的平衡常数KP=__Pa(用含p、α的代数式表示，KP为用分压表示的平衡常数)。已知1000℃时该反应的KP=4×104Pa，若p=2.1×105，则α=__。达到平衡后，欲同时增大反应速率和α，可采取的措施有__(填选项字母)。

A.升高温度　　　　　　　　　 B.通入惰性气体

C.增加乙烷浓度　　　　　　 D.加入催化剂

II.乙烷催化氧化裂解法是一种新型的制备乙烯的方法：C2H6(g)+O2(g)C2H4(g)+H2O(g)△H=-149kJ·mol-1。

（3）在乙烷氧化过程中，若过高，则会导致乙烷转化率降低，且易形成积碳。800℃时，当n(C2H6)和n(O2)的混合气以一定流速通过反应器时，混合气中的比值对乙烷氧化裂解制乙烯的反应性能的影响如图1所示：

①n的最佳比值应为__。

②较低时，生成乙烯的选择性较低的原因可能为__。

Ⅲ.我国科学家利用固体氧化物电解池成功实现了乙烷电化学脱氢制备乙烯，装置如图2所示：

（4）通入CO2的电极为___极(填“阳”或“阴”)；C2H6生成C2H4的电极反应式为__。

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乙烯是重要的基本化工原料，以乙烷为原料生产乙烯有多种方法。

I.乙烷裂解脱氢法。该方法的反应为：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)　 △H= a kJ·mol－1

（1）已知101kPa，298K时，C(s)和H2(g)生成lmoC2H6(g)、1molC2H4(g)的△H分别为－84.7 kJ·mol－1、+52.3 kJ·mol－1。则a=___________。

II.乙烧氧化脱氢法，在原料气中加入氧气，乙烷氧化脱氢的反应如下：

2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)　　 △H<0，副反应都为放热反应，副产物有CH4(g)、CO(g)、CO2(g)。原料气(70.1%空气、29.9%C2H6)在反应器中停留15s，获得相关数据如下表：

（2）①反应的平衡常数表达式为K=___________，K(750℃)___________K(900℃)(填“>”、“<”、“=”)

②当温度超过800℃时，乙烯的选择性降低，其主要原因可能是___________。根据表中数据选择适宜的反应温度为___________。

III.催化氧化脱氢法。以Mo-V-Nb-Sb的氧化物为催化剂，在常压、380℃下，反应速率与氧气分压[P(O2)]、乙烷分压[P(C2H6)的关系如下图所示。

（3）已知该反应的速率方程为v=kPm(O2)·Pn(C2H6)，则m=___________，n=___________。

IV质子膜燃料电池法。

（4）乙烷氧化制乙烯会产生CO2的大量排放，近年研究人员开发了乙烷氧化制乙烯的质子膜燃料电池(SOFC)，该燃料电池的负极反应式为______________________，这种电池工作过程中没有CO2排放，原因是______________________。

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乙烯是重要的基本化工原料，以乙烷为原料生产乙烯有多种方法。

I.乙烷裂解脱氢法。该方法的反应为：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)　 △H=akJ/mol

(1)已知101kPa，298K时，C(s)和H2(g)生成lmoC2H6(g)、1molC2H4(g)的△H分别为－84.7 kJ/mol、+52.3kJ/mol。则a=___________。

II.乙烷氧化脱氢法，在原料气中加入氧气，乙烷氧化脱氢的反应如下：2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)　　 △H<0，副反应都为放热反应，副产物有CH4(g)、CO(g)、CO2(g)。原料气(70.1%空气、29.9%C2H6)在反应器中停留15s，获得相关数据如下表：

(2)①反应的平衡常数表达式为K=___________，K(750℃)___________K(900℃)(填“>”、“<”、“=”)

②当温度超过800℃时，乙烯的选择性降低，其主要原因可能是________________。

III.催化氧化脱氢法。以Mo-V-Nb-Sb的氧化物为催化剂，在常压、380℃下，反应速率与氧气分压[P(O2)]、乙烷分压[P(C2H6)的关系如下图所示。

(3)已知该反应的速率方程为v=kPm(O2)·Pn(C2H6)，则m=___________，n=___________。

IV质子膜燃料电池法。

(4)乙烷氧化制乙烯会产生CO2的大量排放，近年研究人员开发了乙烷氧化制乙烯的质子膜燃料电池(SOFC)，该燃料电池的负极反应式为__________，这种电池工作过程中没有CO2排放，原因是______________。

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随着现代工业的发展，二氧化碳污染的处理成为科学研究的重点，回答下列问题：

I.有人提出利用H2还原CO2使其转化为有机化工的主要原料乙烯。

(1)查阅资料：H2的燃烧热为285.8kJ/mol，C2H4的燃烧热为l41lkJ/mol，lmolH2O(1)转化为H2O(g)需吸收44kJ的热量。则反应6H2(g)+2CO2(g) C2H4(g)+4H2O(g)

△H=___________kJ/mol。

(2)下图是探究不同温度对CO2的转化率和催化剂的催化效率影响的示意图。

①生产中通常选用的温度最好是___________，理由是___________。

②图中表示的化学平衡常数：M___________N(填>、=、<)

③250℃时，在2L密闭容器中分别充入6molH2和2 molCO2，到达平衡时体系中C2H4的体积分数为___________。

Ⅱ.CO在一定条件下，能与H2合成二甲醚：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。

(1)在1L的密闭容器中分别充入2.5molH2与 bmol CO2发生反应，在不同温度下达到平衡状态时测得实验数据如下表：

①到达平衡时若升高温度，则上述平衡___________方向移动（填“正反应”或“逆反应”）。

②转化率：x___________y（填>、=、<）

(2)新型高效的二甲醚燃料电池工作时总反应式：CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O。

①该电池的负极是___________(填a或b)，负极电极反应式为___________；

②利用该电池冶铝，若制得金属铝54g理论上消耗二甲醚___________g。

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乙烯的分子式为C2H4，是一种重要的化工原料和清洁能源，研究乙烯的制备和综合利用具有重要意义。请回答下列问题：

（1）乙烯的制备：工业上常利用反应C2H6（g）=C2H4（g）+H2（g）△H制备乙烯。

已知：Ⅰ.C2H4（g）+3O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）　 △H1=-1556.8kJ·mol-1；

Ⅱ.H2（g）+O2(g)=H2O（1）　 △H2=-285.5kJ·mol-1；

Ⅲ.C2H6（g）+O2(g)=2CO2（g）+3H2O（l）　 △H3= -1559.9kJ·mol-1。

则△H=___kJ·mol-1。

（2）乙烯可用于制备乙醇：C2H4（g）+H2O（g）=C2H5OH（g）。向某恒容密闭容器中充入amolC2H4（g）和amol H2O（g），测得C2H4（g）的平衡转化率与温度的关系如图所示：

①该反应为___热反应（填“吸”或“放”）。

②A点时容器中气体的总物质的量为___。已知分压=总压×气体物质的量分数，用气体分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数（KP），测得300℃时，反应达到平衡时该容器内的压强为bMPa，则A点对应温度下的KP=___MPa-1（用含b的分数表示）。

③已知：C2H4（g）+H2O（g）=C2H5OH（g）的反应速率表达式为v正=k正c（C2H4）·c（H2O），v逆=k逆c（C2H5OH），其中，k正、k逆为速率常数，只与温度有关。则在温度从250℃升高到340℃的过程中，下列推断合理的是___（填选项字母）。

A.k正增大，k逆减小　　　　　　 B.k正减小，k逆增大

C.k正增大的倍数大于k逆　　　 D.k正增大的倍数小于k逆

④若保持其他条件不变，将容器改为恒压密闭容器，则300℃时，C2H4（g）的平衡转化率___10%（填“>”“<”或“=”）。

（3）乙烯可以被氧化为乙醛（CH3CHO），电解乙醛的酸性水溶液可以制备出乙醇和乙酸，则生成乙酸的电极为____极（填“阴”或“阳”），对应的电极反应式为___。

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