苯乙烯是生產(chǎn)塑料和合成橡膠的重要有機(jī)原料，國(guó)內(nèi)外目前生產(chǎn)苯乙烯的方法主要是乙苯用金屬氧化物催化脫氫法。
Ⅰ．直接脫氫法反應(yīng)方程式為：ΔH₁=+117.6kJ?mol^-1。
（1）經(jīng)研究表明，在固定空速（恒壓）條件下，該反應(yīng)存在乙苯的轉(zhuǎn)化率較低、金屬氧化物表面存在積碳等問(wèn)題。若改通650℃水蒸氣與乙苯混合氣能夠有效地解決這些問(wèn)題，加入水蒸氣的作用是

水蒸氣可以促進(jìn)平衡向正向移動(dòng)，增大乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率；水蒸氣可以與C發(fā)生反應(yīng)有效降低積碳

水蒸氣可以促進(jìn)平衡向正向移動(dòng)，增大乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率；水蒸氣可以與C發(fā)生反應(yīng)有效降低積碳

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Ⅱ．近年來(lái)，有研究者發(fā)現(xiàn)若將上述生產(chǎn)過(guò)程中通入水蒸氣改為通入CO₂，在CO₂氣氛中乙苯催化脫氫制苯乙烯更容易進(jìn)行，ΔH=+158.8kJ?mol^-1。該反應(yīng)由于催化劑金屬氧化物的不同，可能存在三種反應(yīng)機(jī)理。
（2）①逆水煤氣機(jī)理：即CO₂與H₂反應(yīng)，促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H=+41.2kJ/mol

CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H=+41.2kJ/mol

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②晶格氧機(jī)理：Ar氣氛下進(jìn)行乙苯基本脫氫時(shí)消耗晶格氧，催化劑上金屬釩（V）的化合價(jià)降低；將反應(yīng)后的催化劑用CO₂再生，可以重新得到高價(jià)態(tài)的釩（V），補(bǔ)充晶格氧。因此高價(jià)態(tài)的釩（V）是反應(yīng)的催化活性中心，CO₂的作用是保持釩（V）物種處于高價(jià)態(tài)。催化循環(huán)可表示如下：

則上述機(jī)理圖中物質(zhì)X為

MgV_mO_n+1

MgV_mO_n+1

。（填“MgV_mO_n+1”或“MgV_mO_n”）
③550℃CO₂耦合乙苯脫氫：

由圖中過(guò)程可知，酸性位和堿性位都是反應(yīng)的活性中心，乙苯脫氫是催化劑上的酸堿位協(xié)同作用的結(jié)果。酸性位上發(fā)生乙苯分子的吸附活化；弱堿性位參與脫去α-H，而強(qiáng)堿性位活化CO₂，被活化的CO₂很容易和β-H反應(yīng)，生成苯乙烯。由于催化劑的堿性不同，在Al₂O₃上發(fā)生的是直接脫氫，而在Na₂O/Al₂O₃上發(fā)生的基本上是耦合脫氫的原因是

Al活潑性比Na弱，Al₂O₃上O帶負(fù)電荷少，為弱堿性位，不能活化CO₂，發(fā)生直接脫氫；而Na₂O中O帶負(fù)電荷較多為強(qiáng)堿性位，可以活化CO₂發(fā)生耦合脫氫

Al活潑性比Na弱，Al₂O₃上O帶負(fù)電荷少，為弱堿性位，不能活化CO₂，發(fā)生直接脫氫；而Na₂O中O帶負(fù)電荷較多為強(qiáng)堿性位，可以活化CO₂發(fā)生耦合脫氫

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（3）從資源綜合利用角度分析，乙苯與CO₂混合制苯乙烯的優(yōu)點(diǎn)是：

耗能更低；可以利用溫室氣體CO₂，有利于碳減排

耗能更低；可以利用溫室氣體CO₂，有利于碳減排

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（4）含苯乙烯的廢水會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，可采用電解法進(jìn)行處理，其工作原理如圖（電解液是含苯乙烯和硫酸的廢水，pH=6.2），已知：?OH（羥基自由基）具有很強(qiáng)的氧化性，可以將苯乙烯氧化成CO₂和H₂O。

若電路中通過(guò)10mol電子，則有

26

26

g苯乙烯被羥基自由基完全氧化成CO₂和H₂O。