Question

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：

（1）已知：①C₂H₆ (g）C₂H₄ (g）+H₂(g）ΔH₁ =+136.8kJ/mol

②H₂ (g)+ O₂(g）H₂O(l) ΔH₂=－285.8 kJ/mol

③ C₂H₄(g）+3O₂(g）2CO₂(g）+2H₂O(l); ΔH₃= －1411.0 kJ/mol

则表征 C₂H₆ (g)燃烧热的热化学方程式为_____。

（2）1000℃时，在某刚性容器内充入一定量的 C₂H₆ ，只发生反应①，已知平衡时容器中总压为2.1×10⁵Pa，乙 烷的平衡转化率为 40%。

①乙烷分解前容器压强为_____Pa ，1000℃时，反应①的平衡常数 Kp=_____Pa[气体分压(P 分)=气体 总压(Pa)×物质的量分数]。

②若其他条件不变，刚性容器改为体积可变的密闭容器，则达到平衡时乙烷的转化率_____40%（填“>”、“<” 或“=”）。

（3）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）ΔH =－149 kJ/mol，

① 反应 C₂H₆ (g)+O₂(g）C₂H₄  (g)+H₂O(g）ΔH =－149 kJ/mol的正活化能和逆活化能中较大的是________。

② 800℃时，控制原料气的总物质的量一定，当 C₂H₆ 和 O₂ 的物质的量之比为 2:1 时，乙烯的平衡产率最大，而当较小时，乙烯的平衡产率较低，可能的原因为_____。

（4）利用电解法可将 C₂H₆ 转化为多种燃料，原理如图所示。铜电极为_____极，该电极上生成 HCOOH 的电极反 应式为_____。

Answer

C2H6(g) + O2(g) = 2CO2(g) +3H2O(l) ΔH = －1560 kJ·mol−1 1.5×105Pa 4×104Pa ＞ 逆活化能 较小时，C2H6发生深度氧化而导致乙烯的选择性产率降低 阳 C2H6 －10e－ + 4H2O = 2HCOOH + 10H+

【解析】

⑴根据盖斯定律将第3个方程式相加得到C2H6 (g)燃烧热的热化学方程式。

⑵①设开始时压强为p根据三段式建立，再列式计算，再根据平衡常数表达式进行计算；②若其他条件不变，该反应是体积增大的反应，刚性容器改为体积可变的密闭容器，则压强减小，向体积增大的方向移动即平衡正向移动。

⑶①根据ΔH =正反应活化能－逆反应活化能＜0得出；②氧气过量，C2H6会发生深度氧化。

⑷根据图中信息可知乙烷变为CO或HCOOH，化合价升高，则为阳极。

⑴根据盖斯定律将第3个方程式相加，得到C2H6 (g)燃烧热的热化学方程式为C2H6(g) + O2(g) = 2CO2(g) +3H2O(l) ΔH = －1560 kJ·mol−1，故答案为：C2H6(g) + O2(g) = 2CO2(g) +3H2O(l) ΔH = －1560 kJ·mol−1。

⑵①1000℃时，假设在某刚性容器内充入一定量C2H6，只发生反应①，已知平衡时容器中总压为2.1×105Pa，乙烷的平衡转化率为40%，设开始时压强为p。，则0.6p +0.4p +0.4p =2.1×105，解得p=1.5×105Pa，1000℃时，反应①的平衡常数；故答案为：1.5×105Pa；4×104Pa。

②若其他条件不变，该反应是体积增大的反应，刚性容器改为体积可变的密闭容器，则压强减小，向体积增大的方向移动即平衡正向移动，转化率增大，因此达到平衡时乙烷的转化率＞ 40%；故答案为：＞。

⑶①反应C2H6(g) + O2(g) C2H4(g) + H2O(g) ΔH = －149 kJ·mol−1，ΔH =正反应活化能－逆反应活化能＜0，正反应活化能＜逆反应活化能，因此正活化能和逆活化能中较大的是逆活化能；故答案为：逆活化能。

②当较小时，乙烯的平衡产率较低，主要是C2H6发生深度氧化而导致乙烯的选择性产率降低；故答案为：较小时，C2H6发生深度氧化而导致乙烯的选择性产率降低。

⑷根据图中信息可知乙烷变为CO或HCOOH，化合价升高，则为阳极，因此铜电极为阳极，该电极上生成HCOOH的电极反应式为C2H6 －10e－ + 4H2O = 2HCOOH + 10H+；故答案为：阳；C2H6 －10e－ + 4H2O = 2HCOOH + 10H+。