乙烯是制造塑料、合成橡膠和合成纖維等化學(xué)產(chǎn)品的基本原料。C₂H₆裂解制C₂H₄是化學(xué)工業(yè)的一個(gè)重要研究課題，目前裂解方法有電催化、光催化裂解、直接裂解、氧氣或二氧化碳氧化乙烷裂解等。乙烷直接裂解、乙烷二氧化碳氧化裂解和乙烷氧氣氧化裂解的反應(yīng)如下：
（Ⅰ）C₂H₆（g）?C₂H₄（g）+H₂（g）ΔH₁=+125kJ?mol^-1
（Ⅱ）CO₂（g）+C₂H₆（g）?C₂H₄（g）+CO（g）+H₂O（g）ΔH₂=+177kJ?mol^-1
（Ⅲ）2C₂H₆（g）+O₂（g）?2C₂H₄（g）+2H₂O（g）ΔH₃=-211.6kJ?mol^-1
回答下列問題：
（1）已知鍵能：E（C—H）=416kJ?mol^-1，E（H—H）=436kJ?mol^-1，由此計(jì)算生成1mol碳碳π鍵放出的能量為

271

271

kJ。

（2）在一絕熱的恒容密閉容器中，通入一定量的C₂H₆發(fā)生反應(yīng)（Ⅰ），反應(yīng)過程中容器內(nèi)壓強(qiáng)（p）與時(shí)間（t）變化如圖1所示，隨著反應(yīng)進(jìn)行，a～b段壓強(qiáng)減小的原因是

反應(yīng)（Ⅰ）吸熱，反應(yīng)初期，反應(yīng)正向進(jìn)行，盡管容器內(nèi)氣體分子數(shù)增多，但反應(yīng)吸熱，溫度降低引起的壓強(qiáng)減小的程度大于氣體分子增多引起壓強(qiáng)增大的程度

反應(yīng)（Ⅰ）吸熱，反應(yīng)初期，反應(yīng)正向進(jìn)行，盡管容器內(nèi)氣體分子數(shù)增多，但反應(yīng)吸熱，溫度降低引起的壓強(qiáng)減小的程度大于氣體分子增多引起壓強(qiáng)增大的程度

。
（3）反應(yīng)（Ⅱ）的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2中曲線a所示，已知Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式Rlnk=-

E

a

T

+C（E_a為活化能，k為速率常數(shù)，R和C為常數(shù)）反應(yīng)的活化能E_a=

26

26

kJ?mol^-1。當(dāng)改變外界條件時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線b所示，則實(shí)驗(yàn)可能改變的外界條件是

加入催化劑或增大催化劑表面積

加入催化劑或增大催化劑表面積

。
（4）乙烷氧氣氧化裂解制乙烯，除發(fā)生反應(yīng)（Ⅲ）之外，還發(fā)生副反應(yīng)（Ⅳ）：2C₂H₆（g）+7O₂（g）?4CO₂（g）+6H₂O（g）。在800℃時(shí)用乙烷氧氣氧化裂解制乙烯，乙烷的轉(zhuǎn)化率、乙烯的選擇性和收率隨投料比

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

的變化關(guān)系如圖所示：

已知：C₂H₄的選擇性=

生成的物質(zhì)的量

參加反應(yīng)的物質(zhì)的量

×100%C₂H₄的收率=C₂H₆的轉(zhuǎn)化率×C₂H₄的選擇性
①控制

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

=2而不采用選擇性更高的

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

=3.5，除可防止積碳外，另一原因是

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

為2～3.5 時(shí)，乙烯的收率幾乎不變

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

為2～3.5 時(shí)，乙烯的收率幾乎不變

；

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

＜2時(shí)，

n

（

C

2

H

6

）

n

（

O

2

）

越小，乙烷的轉(zhuǎn)化率越大，乙烯的選擇性和收率越小的原因是

氧氣過量，乙烷發(fā)生了深度氧化，生成CO、CO等其他物質(zhì)

氧氣過量，乙烷發(fā)生了深度氧化，生成CO、CO等其他物質(zhì)

。
②一定溫度和壓強(qiáng)為5.8pMPa條件下，將C₂H₆和O₂按物質(zhì)的量之比為2：3通入密閉彈性容器中發(fā)生反應(yīng)，平衡時(shí)，C₂H₄選擇性為60%，C₂H₄的收率為48%。該溫度下，反應(yīng)2C₂H₆（g）+O₂（g）?2C₂H₄（g）+2H₂O（g）的K_p=

12.96pMPa

12.96pMPa

（用含字母p的代數(shù)式表示，帶單位。已知K_p是用反應(yīng)體系中氣體的分壓來表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）