Question

苯乙烯是重要的基礎(chǔ)有機(jī)原料。工業(yè)中用乙苯（C6 H5- CH2 CH3）為原料，采用催化脫氫的方法制取苯乙烯（C6 H5- CH= CH2）的反應(yīng)方程式為：

C6 H5- CH2 CH3 (g)C6 H5- CH=CH2 (g) +H2(g) ΔH1

(1)向體積為VL的密閉容器中充入a mol乙苯，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，平衡體系組成（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）與溫度的關(guān)系如圖所示：

由圖可知：在600℃時(shí)，平衡體系中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為25%，則：

① 氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為 ；乙苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為 ；

② 乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為 ；

③ 計(jì)算此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）。

（2） 分析上述平衡體系組成與溫度的關(guān)系圖可知：△H1 0（填“＞、=或＜” ­)。

（3）已知某溫度下，當(dāng)壓強(qiáng)為101.3kPa時(shí)，該反應(yīng)中乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為30%；在相同溫度下，若反應(yīng)體系中加入稀釋劑水蒸氣并保持體系總壓為101.3kPa，則乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率 30%（填“＞、=、＜” ­)。

（4）已知：

3C2 H2 (g) C6 H6 (g) ΔH2

C6 H6 (g) + C2H4 (g) C6 H5- CH2CH3 (g) ΔH3

則反應(yīng)3C2H2 (g) + C2H4 (g) C6 H5- CH=CH2 (g) +H2(g) 的ΔH= 。

 

Answer 1

（1）①25% ； 50% （共4分，各2分） ②33% （2分）

③（共4分） C6 H5- CH2 CH3 (g) C6 H5- CH=CH2 (g) + H2(g)

起始濃度/( mol?L-1) ： a/V 0 0

變化濃度/( mol?L-1) ： a/3V a/3V a/3V

平衡濃度/( mol?L-1) ： 2a/3V a/3V a/3V（2分）

K =（ a/3V? a/3V）/ （2a/3V） = a/6V （2分）

（2）> （2分） ；

（3）> （2分） ；

（4）ΔH1+ΔH2+ΔH3 （2分）

【解析】

試題分析：（1）①?gòu)膱D中可判斷乙苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是50%，設(shè)消耗乙苯xmol,則生成苯乙烯和氫氣各xmol,所以余(a-x)mol乙苯，則(a-x)mol/(a-x)mol+2xmol=0.5，解得x=1/3amol,所以氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是1/3a/(a+1/3a)×100%=25%;

②乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為1/3a÷a×100%=33%;

③平衡常數(shù)大等于平衡時(shí)生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，首先計(jì)算三種物質(zhì)的平衡濃度，由①分析得平衡時(shí)乙苯的物質(zhì)的量是a-1/3a=2/3a,苯乙烯、氫氣的物質(zhì)的量都是1/3a,容器體積為VL，所以K=（ a/3V? a/3V）/ （2a/3V） = a/6V，計(jì)算過(guò)程如下（三段式法）

C6 H5- CH2 CH3 (g) C6 H5- CH=CH2 (g) + H2(g)

起始濃度/( mol?L-1) ： a/V 0 0

變化濃度/( mol?L-1) ： a/3V a/3V a/3V

平衡濃度/( mol?L-1) ： 2a/3V a/3V a/3V

K =（ a/3V? a/3V）/ （2a/3V） = a/6V

（2）楊浦圖判斷，溫度升高乙苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，說(shuō)明升溫平衡正向移動(dòng)，所以正向是吸熱反應(yīng)△H1>0；

（3）溫度不變，加入稀釋劑水蒸氣并保持體系總壓為101.3kPa，則容器體積增大，相當(dāng)于給反應(yīng)體系降低壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，所以再次平衡時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率>30%;

（4）根據(jù)蓋斯定律，將已知三個(gè)熱化學(xué)方程式相加即得所求方程式，則所求熱效應(yīng)也等于三式的熱效應(yīng)相加，所以ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。

考點(diǎn)：考查對(duì)圖像的分析，混合體系中組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的計(jì)算、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算，平衡的移動(dòng)的判斷，蓋斯定律的應(yīng)用