Номер 271, страница 335 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.271. Ниже зашифрован механизм гетерогенного каталитического гидрирования этилена ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_{4\left(\mathrm{г}\right)}+{\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{г}\right)}\to {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_{6\left(\mathrm{г}\right)}:$

${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_{4\left(\mathrm{г}\right)}+\mathbf{X}\to \mathbf{Y}$

${\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{г}\right)}+\mathbf{X}\to 2\mathbf{Z}$

$\mathbf{Y}+2\mathbf{Z} ⟶\mathbf{А}+\mathbf{Х}$

$\mathbf{A}\to {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_{6\left(\mathrm{г}\right)}+\mathbf{X}$

Установите соответствие между буквами X, Y, Z, А и участниками реакции: ${\mathrm{H}}_{\left(\mathrm{пов}\right)},$ ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_{4\left(\mathrm{пов}\right)},$ ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_{6\left(\mathrm{пов}\right)},$ W. Последняя буква обозначает активный центр на поверхности катализатора, а нижний индекс _(пов) – частицу, адсорбированную на поверхности.

Для установления соответствия проанализируем каждую стадию зашифрованного механизма гетерогенного каталитического гидрирования этилена. Общий принцип такого катализа включает адсорбцию реагентов на активных центрах катализатора, химическую реакцию на поверхности и десорбцию продуктов.

X

Частица X участвует во всех стадиях механизма: она расходуется на первых двух стадиях при адсорбции реагентов ($C_2H_4$ и $H_2$) и регенерируется на последних двух стадиях. Такое поведение характерно для активного центра катализатора, который обеспечивает протекание реакции, но не расходуется в суммарном процессе. В предложенном списке активный центр обозначен буквой W.

Ответ: W.

Y

Частица Y образуется в первой стадии в результате реакции газообразного этилена с активным центром X: $C_2H_4(г) + X \rightarrow Y$. Этот процесс представляет собой адсорбцию молекулы этилена на поверхности катализатора. Следовательно, Y — это адсорбированная на поверхности молекула этилена, то есть $C_2H_4(пов)$.

Ответ: $C_2H_4(пов)$.

Z

Частица Z образуется во второй стадии из газообразного водорода: $H_2(г) + X \rightarrow 2Z$. Из стехиометрии уравнения видно, что одна молекула водорода образует две частицы Z. Это описывает процесс диссоциативной адсорбции, при котором молекула $H_2$ разрывает связь и образует два атома водорода, связанных с поверхностью катализатора. Таким образом, Z — это адсорбированный атом водорода, $H_{(пов)}$.

Ответ: $H_{(пов)}$.

A

Частица A образуется на третьей стадии в результате взаимодействия адсорбированного этилена (Y) и двух адсорбированных атомов водорода (2Z): $Y + 2Z \rightarrow A + X$. Это стадия поверхностной реакции гидрирования. Продуктом присоединения двух атомов водорода к молекуле этилена является этан. Поскольку реакция происходит на поверхности, образуется адсорбированная молекула этана, $C_2H_6(пов)$.

Это предположение подтверждается последней стадией, $A \rightarrow C_2H_6(г) + X$, которая описывает десорбцию (переход в газовую фазу) продукта — этана.

Ответ: $C_2H_6(пов)$.