乙烯是一種重要的化工原料,可由乙*為原料製取,回答下列問題。(1)傳統的熱裂解法和現代的氧化裂解法的熱化學方程...
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問題詳情:
乙烯是一種重要的化工原料,可由乙*為原料製取,回答下列問題。
(1)傳統的熱裂解法和現代的氧化裂解法的熱化學方程式如下:
①C2H6(g)=C2H4(g) +H2(g) ΔH1=+136 kJ/mol
②C2H6(g)+ O2(g)= C2H4(g)+H2O(g) ΔH2=-110 kJ/mol
已知反應相關的部分化學鍵鍵能資料如下:
化學鍵 | H-H(g) | H-O(g) | O=O(g) |
鍵能( kJ/mol) | 436 | X | 496 |
由此計算x=_________,通過比較△H1和△H2,說明和熱裂解法相比,氧化裂解法的優點是_______________________________(任寫一點)。
(2)乙*的氧化裂解反應產物中除了C2H4外,還存在CH4、CO、CO2等副產物(副反應均為放熱反應),圖1為溫度對乙*氧化裂解反應*能的影響。乙*的轉化率隨溫度的升高而升高的原因是______,反應的最佳溫度為____________(填選項序號)。
A.700℃ B.750℃ C.850℃ D.900℃
【乙烯選擇*=;乙烯收率=乙*轉化率×乙烯選擇*】
(3)烴類氧化反應中,氧氣含量低會導致反應產生積炭,堵塞反應管。圖2為n(C2H6)/n(O2)的值對乙*氧化裂解反應*能的影響。判斷乙*氧化裂解過程中n(C2H6)/n(O2)的最佳值是_______________,判斷的理由是__________________________________。
(4)工業上,保持體系總壓恆定為100kPa的條件下進行該反應,通常在乙*和氧氣的混合氣體中摻混惰*氣體(惰*氣體的體積分數為70%),摻混惰*氣體的目的是___________________________。
反應達平衡時,各組分的體積分數如下表:
C2H6 | O2 | C2H4 | H2O | 其他物質 |
2.4% | 1.0% | 12% | 15% | 69.6% |
計算該溫度下的平衡常數Kp=_________(用平衡分壓代替平衡濃度,平衡分壓=總壓×體積分數)
【回答】
465 氧化裂解反應是放熱反應,節約能源;氧化裂解反應熱力學趨勢上大 溫度升高,反應速率加快,轉化率升高 C 2 比值小於2時,乙烯的收率降低;比值大於2時,乙烯的收率並未增加且產生更多的積炭,堵塞反應管 正反應是氣體分子數增多的反應,恆壓充入惰*氣體相當於擴大容器體積,降低分壓,有利於平衡正向移動 KP = 75
【解析】(1)②-①:O2(g)+ H2(g) = H2O(g) ΔH=-246 kJ/mol,H-H(g)= 436 kJ/mol, H-O(g)= X
O=O(g)= 496 kJ/mol由此計算x= 465 kJ/mol,
通過比較△H1和△H2,說明和熱裂解法相比,氧化裂解法的優點是氧化裂解反應是放熱反應,節約能源;氧化裂解反應熱力學趨勢上大。
(2)乙*的氧化裂解反應產物中除了C2H4外,還存在CH4、CO、CO2等副產物,因為副反應均為放熱反應升高溫度,不利於副產物的生成;因為乙烯選擇*=,所以由圖知溫度升高,反應速率加快,轉化率升高為;由圖觀察溫度在850℃和900℃之間,乙*的轉化率都比較大,乙烯收率較高和乙烯選擇*較,所以,選擇850℃較好,*:溫度升高,反應速率加快,轉化率升高 C。
(3)由圖2觀察知n(C2H6)/n(O2)<2時,乙烯的收率降低;比值大於2時,乙烯的收率並未增加且產生更多的積炭,堵塞反應管,所以當n(C2H6)/n(O2)=2時最佳值。*2 比值小於2時,乙烯的收率降低;比值大於2時,乙烯的收率並未增加且產生更多的積炭,堵塞反應管。
(4)由C2H6(g)+ O2(g)= C2H4(g)+H2O(g) ΔH2=-110 kJ/mol,知正反應是氣體分子數增多的反應,工業上,保持體系總壓恆定為100kPa的條件下進行該反應,如果在乙*和氧氣的混合氣體中摻混惰*氣體相當於擴大容器體積,降低分壓,有利於平衡正向移動,提高反應物的轉化率。
因為總壓恆定為100kPa,
C2H6(g) +O2(g) = C2H4(g)+ H2O(g)
平衡量2.4% 1.0% 12% 15%kPa
該溫度下的平衡常數就是反應達到平衡時Kp=生成物濃度冪次方的乘積比反應物濃度冪次方的乘積,所以Kp= =75
*:正反應是氣體分子數增多的反應,恆壓充入惰*氣體相當於擴大容器體積,降低分壓,有利於平衡正向移動,75
知識點:化學反應原理綜合考查
題型:填空題
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