乙烯是合成食品外包装材料聚乙烯的单体,可以由丁烷裂解制备。
主反应:C
4H
10(g,正丁烷)

C
2H
4(g)+C
2H
6(g) ΔH
1副反应:C
4H
10(g,正丁烷)

CH
4(g)+C
3H
6(g) ΔH
2回答下列问题:
(1)化学上,将稳定单质的能量定为0,生成稳定化合物时的释放或吸收能量叫生成热,生成热可表示该物质相对能量。下表为25℃、101 kPa下几种有机物的生成热:
物质
| 甲烷
| 乙烷
| 乙烯
| 丙烯
| 正丁烷
| 异丁烷
|
生成热/kJ·mol-1
| −75
| −85
| 52
| 20
| −125
| −132
|
①表格中的物质,最稳定的是________________(填结构简式)。
②上述反应中,ΔH
1=____________kJ·mol
-1。
③书写热化学方程式时,要标明“同分异构体名称”,其理由是___________________。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中投入一定量正丁烷发生反应生成乙烯。
①下列情况表明该反应达到平衡状态的是_________________(填代号)。
A.气体密度保持不变 B.

保持不变
C.反应热不变 D.正丁烷分解速率和乙烷消耗速率相等
②为了提高反应速率和转化率,下列措施可采用的是_______________(填代号)。
A.加入高效催化剂 B.升高温度 C.充入乙烷 D.增大压强
(3)向密闭容器中充入丁烷,在一定条件(浓度、催化剂及压强等)下发生反应,测得乙烯产率与温度关系如图所示。温度高于600℃时,随着温度升高,乙烯产率降低,可能的原因是____________(填代号)。

A.平衡常数降低 B.活化能降低 C.催化剂活性降低 D.副产物增多
(4)在一定温度下向1 L恒容密闭容器中充入2 mol正丁烷,反应生成乙烯和乙烷,经过10 min 达到平衡状态,测得平衡时气体压强是原来的1.75倍。
①0~10 min内乙烷的生成速率v(C
2H
6)为___________mol·L
-1·min
-1。
②上述条件下,正丁烷的平衡转化率为______________;该反应的平衡常数K为_____________(填“数值和单位”)。
(5)丁烷−空气燃料电池以熔融的K
2CO
3(其中不含O
2-和

)为电解质,以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池的正极反应式为26CO
2+13O
2+52e
-
26

,则负极反应式为____________________。