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乙烯在化工生产中的用途广泛,乙烷脱氢制乙烯是工业上常用方法,但如果提高乙烯的产率一直是科学家研究的方向.现阶段CO2氧化乙烷脱氢制乙烯的研究在国内外学术界引起较大关注,主
 更新时间:2024-03-29 21:03:45
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问题描述:

乙烯在化工生产中的用途广泛,乙烷脱氢制乙烯是工业上常用方法,但如果提高乙烯的产率一直是科学家研究的方向.现阶段CO2氧化乙烷脱氢制乙烯的研究在国内外学术界引起较大关注,主要涉及以下反应:

反应①:C2H6⇌C2H4+H2△H1

反应②:CO2+H2⇌CO+H2O(g) H2<0

总反应③:C2H6+CO2⇌C2H4+H2O(g)+CO△H3

(1)反应①的△S___0(填“>”或“<”)

(2)在工业生产中,为了提高反应①中乙烯的产率,有人拟加入O2除去生成的H2,试解释采取这一措施的原理:___.但由于O2的氧化性强,乙烯往往会被氧化,最终乙烯的产率提高不大,无实际意义.

(3)下列关于该研究的说法正确的是:___(填写相应的编号)

A.为加快反应速率,生产中实际温度越高越好,可提高每天的产量,从而提高经济效益;

B.研究开发合适的催化剂,加快反应速率;

C.加入CO2可加快反应①的速率,从而提高乙烯的产率;

D.加入CO2对反应①的各物质起到稀释的作用,在恒压条件下可提高乙烷的转化率.

(4)为研究温度对乙烯产率的影响,实验得图1、图2.试分析图1中H2收率在同一温度下随时间变化而下降的原因:___.从图2中分析反应③的△H3___0(填“>”或“<”)

(5)写出反应②的平衡常数表达式:K=___.若令浓度商Q=生成物浓度的系数次方的乘积反应物浓度的系数次方的乘积,400K时,在固定体积的密闭容器中,充入物质的量为1:1的CO2和H2,经过一定时间t后到达平衡,在升高温度至1700K.在图3画出反应②随温度升高时Q值的变化趋势图.

霍沛军回答:
  (1)反应①为气体物质的量增大反应,混乱度增大,故△S>0,故答案为:>;   (2)氧气与氢气反应生成水,减低氢气的浓度,反应①平衡正向移动,提高反应①中乙烯的产率,   故答案为:氧气与氢气反应生成水,减低氢气的浓度,反应①平衡正向移动,提高乙烯的产率;   (3)A.温度非常高,需要提供较多的能量,对设备要求也很高,不能提高综合经济效益,故A错误;   B.研究开发合适的催化剂,加快反应速率,提高经济效益,故B正确;   C.加入CO2使反应①中氢气浓度降低,可以通过乙烯产量,但反应速率减慢,故C错误;   D.在恒压条件下加入CO2对反应①的各物质起到稀释的作用,平衡正向移动,可提高乙烷的转化率,故D正确,   故选:BD;   (4)由图1可知,反应②中二氧化碳消耗氢气,使氢气的收率降低;   由图2可知,随温度升高,乙烯的收率增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,反应③的△H3>0,   故答案为:反应②中二氧化碳消耗氢气,使氢气的收率降低;>;   (5)反应②的平衡常数表达式K=c(CO)×c(H
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