Question

【題目】乙炔、乙烯均是重要的化工原料。回答下列問題：

（1）1902年，Sabatier首次發現，常壓下過渡金屬可以催化含有雙鍵或叁鍵的氣態烴的加氫反應。

①已知：C2H2（g）＋H2（g）═C2H4（g）△H1=-174.3kJ·mol—1

K1（300K）=3.37×1024

C2H2（g）＋2H2（g）=C2H6（g）△H2═-311.0kJ·mol一l

K2（300K）═1.19×1042

則反應C2H4（g）＋H2（g）═C2H6（g）的△H=___kJ·mol一1，K（300K）=__（保留三位有效數字）。

②2010年Sheth等得出乙炔在Pd表面選擇加氫的反應機理（如圖）。其中吸附在Pd表面上的物種用*標注。

上述吸附反應為____（填“放熱”或“吸熱”）反應，該歷程中最大能壘（活化能）為____kJ·mol-1，該步驟的化學方程式為____。

（2）在恒容密閉容器中充入乙烯，一定條件下發生反應C2H4（g）C2H2（g）＋H2（g）。乙烯的離解率為a，平衡時容器內氣體總壓強為P總，則分壓p（C2H4）═___（用p總和a表示）。

（3）用如圖裝置電解含CO2的某酸性廢水溶液，陰極產物中含有乙烯。

該分離膜為___（填“陽”或“陰”）離子選擇性交換膜；生成乙烯的電極反應式為___。

Answer 1

【答案】-136.7 3.53×1017 放熱 +85 C2H3*＋H*→C2H4* 陽 2CO2＋12H+＋12e-=C2H4＋4H2O

【解析】

（1）①根據蓋斯定律，△H2－△H1可得C2H4（g）＋H2（g）═C2H6（g）的△H，K=；

②吸附時能量降低，解吸時能量升高，C2H3*＋H*→C2H4*的活化能最大，為＋85kJ·mol－1；

（2）根據三段式列式求解；平衡分壓：p（C2H4）＝n（C2H4）/n總 P總；

（3）陽極發生反應：2H2O一4e-=4H＋＋O2↑，生成的H＋向陰極移動，故用陽離子選擇性交換膜，在陽極CO2得到電子結合H＋生成一系列燃料，其中生成乙烯的電極反應為2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O。

（1）①C2H4（g）＋H2（g）═C2H6（g）的△H＝△H2－△H1＝－136.7kJ·mol－1，300K時的平衡常數K＝＝1.19×1042/3.37×1024=3.53×1017。

②由圖可知，吸附時能量降低，解吸時能量升高，如C2H4*→C2H4 △H＝＋82kJ·mol－1，基元反應中，C2H3*＋H*→C2H4*的活化能最大，為＋85kJ·mol－1。

（2）由反應：C2H4（g）C2H2（g）＋H2（g）

起始/mol n 0 0

轉化/mol

平衡/mol

平衡時總物質的量：，

平衡分壓：p（C2H4）＝。

（3）陽極發生反應：2H2O一4e-=4H＋＋O2↑，生成的H＋向陰極移動，故用陽離子選擇性交換膜，在陽極CO2得到電子結合H＋生成一系列燃料，其中生成乙烯的電極反應為2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O。