Question

【題目】乙苯是一種用途廣泛的有機(jī)原料，可制備多種化工產(chǎn)品。

（一）制備苯乙烯（原理如反應(yīng)I所示）：

（1）部分化學(xué)鍵的鍵能如下表所示：

根據(jù)反應(yīng)I的能量變化，計算x= ____。

（2）工業(yè)上，在恒壓設(shè)備中進(jìn)行反應(yīng)I時，常在乙苯蒸氣中通入一定量的水蒸氣。用化學(xué)平衡理論解釋通入水蒸氣的原因為____ 。

（3）從體系自由能變化的角度分析，反應(yīng)I在____（填“高溫”或“低溫”）下有利于其自發(fā)進(jìn)行。

（二）制備α-氯乙基苯（原理如反應(yīng)II所示）：

（4）T℃時，向10 L恒容密閉容器中充人2mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，5 min時達(dá)到平衡，乙苯和Cl2、α-氯乙基苯和HCl的物質(zhì)的量濃度(c)隨時間(t)變化的曲線如圖l所示：

①0—5 min內(nèi)，以HCl表示的該反應(yīng)速率v(HCl)=_____________。

②T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____________。

③6 min時，改變的外界條件為_____________。

④10 min時，保持其他條件不變，再向容器中充人1moI乙苯、1 mol Cl2、1 mol α-氯乙基苯和l mol HCl，12 min時達(dá)到新平衡。在圖2中畫出10-12 min，Cl2和HCl的濃度變化曲線（曲線上標(biāo)明Cl2和HC1）；0—5 min和0—12 min時間段，Cl2的轉(zhuǎn)化率分別用α1、α2表示，則αl α2(填“>”、“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】（1）612

（2）該反應(yīng)正向為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，入水蒸氣需增大容器容積，減小體系壓強(qiáng)，平衡正向移動，增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。

（3）高溫

（4）①0.032 mol·L－1·min－1；②16；③升高溫度

④；＜

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總能鍵能，由有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可知，應(yīng)是-CH2CH3中總鍵能與-CH=CH2、H2總鍵能之差，設(shè)C=C鍵能為X，則△H=（5×412+348-3×412-X-436）kJmol-1=124kJmol-1，解得X=612KJ/mol。

故答案為：612KJ/mol；

（2）正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，保持壓強(qiáng)不變，加入水蒸氣，容器體積應(yīng)增大，等效為降低壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率。

故答案為：正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，保持壓強(qiáng)不變，加入水蒸氣，容器體積應(yīng)增大，等效為降低壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率；

（3）當(dāng)△G=△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)△H＞0；屬于分解反應(yīng)，△S＞0，所以在高溫條件下有利于其自發(fā)進(jìn)行。

故答案為：高溫；

（4）①T℃時，向10L恒容密閉容器中充人2mol乙苯(g)和2mol Cl2(g)，c(乙苯)=0.2mol/L，

c(Cl2)=0.2mol/L，5 min達(dá)到平衡時，c(Cl2)=0.04mol/L，△c(Cl2)=0.16mol/L，

所以v(Cl2)= △c/△t=0.16mol/L÷5min=0.032mol·L－1·min－1。

故答案為：0.032mol·L－1·min－1；

②T℃時，根據(jù)以上分析、結(jié)合反應(yīng)方程式可知，達(dá)到平衡時c(Cl2)=c(Cl2)=0.04mol/L，c(HCl)=c(α-氯乙基苯)=1.6mol/L。所以，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===16。

③從圖像可知，6 min時，改變外界條件后，平衡向正反應(yīng)方向移動，所以改變的外界條件為升高溫度。

故答案為：升高溫度；

④根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，所以10min時，保持其他條件不變，再向容器中充人1moI乙苯、1 mol Cl2、1 mol α-氯乙基苯和l molHCl，12min時達(dá)到新平衡與原平衡是等效平衡，各物質(zhì)的濃度與5min時相同。因此，10-12 min，Cl2和HCl的濃度變化曲線為：

。

0—5 min和0—12 min時間段，Cl2的轉(zhuǎn)化率分別用α1、α2表示，則α1＜α2。

故答案為：；＜。