天然氣是重要的燃料和化工原料（主要成分爲CH4，含少量C2H6等烴類）。（1）乙*在一定條件可發生如下反應：C...

問題詳情：

天然氣是重要的燃料和化工原料（主要成分爲CH4，含少量C2H6等烴類）。

（1）乙*在一定條件可發生如下反應：C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH1，相關物質的燃燒熱數據如下表所示：

①ΔH1=___kJ·mol−1。

②提高該反應平衡轉化率的方法有___（至少寫出兩種方法）。

③體積爲VL容器中通入1mol乙*、1mol*氣，乙*的平衡轉化率爲α。反應的平衡常數K=___。

（2）高溫下，**生成乙*的反應如下：2CH4→C2H6+H2。反應的速率方程爲r=k×c(CH4)（其中r爲反應速率，k爲反應速率常數、只與溫度有關）。

①設反應開始時的反應速率爲r1，平衡時的反應速率r2=0.25r1，則**平衡轉化率爲___。

②下列有關該反應說法不正確的是___。

A．增加乙*濃度，r增大     B．升高溫度，k增大

C．H2的生成速率逐漸增大    D．增加**濃度，r增大

（3）CH4和CO2都是比較穩定的分子，科學家利用電解裝置實現兩種分子的耦合轉化，其原理如圖所示：

①電極A爲___，寫出電極B上生成C2H6的電極反應式：___。

②若生成的乙*和乙烯的體積比爲2∶1，則消耗的CH4和CO2體積比爲___。

【回答】

137    升高溫度或減小壓強（增大體積）或將產物及時從容器中分離        75%    AC    *極    2CH4-2e-+O2-=C2H6+H2O    3∶2   

【詳解】

(1)①由表中燃燒熱數值可得燃燒的熱化學方程式爲：a、C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g) +3H2O(l) ∆H1= -1560kJ∙mol-1，b、C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g) +2H2O(l) ∆H2= -1411kJ∙mol-1，c、H2(g)+O2(g)=H2O(l) ∆H3= -286kJ∙mol-1，由蓋斯定律可知，a-b-c可得C2H6(g)=C2H4(g) + H2(g)，則∆H= ∆H1-∆H2-∆H3=( -1560kJ∙mol-1)-( -1411kJ∙mol-1)- ( -286kJ∙mol-1)=137kJ∙mol-1，故*爲137；

②該反應爲氣體體積增大的吸熱反應，升高溫度、減小壓強、將產物及時從容器中分離等措施能使平衡向正反應方向移動，提高乙*的平衡轉化率，故*爲：升高溫度或減小壓強（增大體積）或將產物及時從容器中分離；

③設起始時加入的乙*和*氣各爲1mol，由題意可建立如下三段式：

則反應的平衡常數爲K===，故*爲：；

(2)①設**的起始濃度爲c，平衡時轉化率爲x，則平衡時**的濃度爲(c—cx)，由r2=0.25r1可得：k×(c—cx)=0.25k×c，解得x=0.75，即75%，故*爲：75%；

②A.由速率方程可知，反應速率與*氣濃度無關，增加乙*濃度，反應速率不變，故錯誤；

B.升高溫度，化學反應速率增大，則只與溫度有關的反應速率常數k增大，故正確；

C．反應時，反應物**的濃度逐漸減小，由速率方程可知，*氣的生成速率逐漸減小，故錯誤；

D.增加反應物**的濃度，由速率方程可知，反應速率增大，故正確；

AC錯誤，故*爲：AC；

(3)①由圖可知，二氧化碳轉化爲一氧化碳時，碳元素的化合價降低被還原，二氧化碳發生還原反應，則通入二氧化碳的A極爲電解池的*極，B極爲陽極，乙*在陽極上失去電子發生氧化反應生成乙*或乙烯，生成乙*的電極反應式爲2CH4-2e-+O2-=C2H6+H2O，故*爲：2CH4-2e-+O2-=C2H6+H2O；

②同溫同壓下，氣體體積比等於物質的量之比，設生成的乙*和乙烯的物質的量分別爲2mol和1mol，由碳原子個數守恆可知，**的物質的量爲6mol，設二氧化碳的物質的量爲a，由得失電子數目守恆可得：2mol×2+1mol×4=amol×2，解得a=4，則消耗的**和二氧化碳的體積比爲6mol：4mol=3:2，故*爲：3:2。

知識點：化學反應熱的計算

題型：綜合題