化学
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△S0（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

2019-11-28

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．
作业帮
优质解答
（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(H2O)
c(CO2)×c(H2)
，未到达平衡前，生成物浓度增大，反应物浓度减小，则Q值减小，到达平衡时在升高温度，平衡逆向移动，Q值减小，反应②随温度升高时Q值的变化趋势图为：作业帮，
故答案为：
c(CO)×c(H2O)
c(CO2)×c(H2)
；作业帮． （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(H2O)
c(CO2)×c(H2)
，未到达平衡前，生成物浓度增大，反应物浓度减小，则Q值减小，到达平衡时在升高温度，平衡逆向移动，Q值减小，反应②随温度升高时Q值的变化趋势图为：作业帮，
故答案为：
c(CO)×c(H2O)
c(CO2)×c(H2)
；作业帮．
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