Question

12．工業(yè)上采用乙苯與CO₂脫氫生產(chǎn)重要化工原料苯乙烯：
（g）+CO₂（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g）△H=-166KJ/mol
（1）在3L密閉容器內(nèi)，乙苯與CO₂的反應(yīng)在三種不同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙苯、CO₂的起始濃度分別為1.0mol/L和3.0mol/L，其中實(shí)驗(yàn)Ⅰ在T1℃，0.3MPa，而實(shí)驗(yàn)II、III分別改變了實(shí)驗(yàn)其他條件；乙苯的濃度隨時(shí)間的變化如圖Ⅰ所示．

①實(shí)驗(yàn)I乙苯在0-50min時(shí)的反應(yīng)速率為0.012mol/（L•min）
②實(shí)驗(yàn)Ⅱ可能改變條件的是催化劑
③圖II是實(shí)驗(yàn)Ⅰ中苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時(shí)間t的變化曲線，請?jiān)趫DII中補(bǔ)畫實(shí)驗(yàn)Ⅲ中苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時(shí)間t的變化曲線．
（2）若實(shí)驗(yàn)Ⅰ中將乙苯的起始濃度改為1.2mol/L，其他條件不變，乙苯的轉(zhuǎn)化率將減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”或“不變”），計(jì)算此時(shí)平衡常數(shù)為0.225．

Answer 1

分析 （1）①實(shí)驗(yàn)I乙苯在0-50min內(nèi)濃度變化量為（1-0.4）mol/L=0.6mol/L，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
②實(shí)驗(yàn)Ⅱ與實(shí)驗(yàn)I相比，反應(yīng)速率加快，但平衡不移動(dòng)，應(yīng)是加入催化劑；
③實(shí)驗(yàn)Ⅲ與實(shí)驗(yàn)I相比，反應(yīng)速率加快，開始階段相同時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)Ⅲ中苯乙烯的體積分?jǐn)?shù)較大，但平衡時(shí)乙苯的濃度增大，平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)苯乙烯的體積分?jǐn)?shù)小于實(shí)驗(yàn)I；
（2）若實(shí)驗(yàn)I中將乙苯的起始濃度改為1.2mol/L，其他條件不變，等效壓強(qiáng)增大到達(dá)平衡后在移走部分二氧化碳，增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，移走二氧化碳平衡逆向移動(dòng)；
計(jì)算實(shí)驗(yàn)Ⅰ中平衡時(shí)時(shí)各組分的濃度，代入平衡常數(shù)K=$\frac{c（{C}_{6}{H}_{5}CH=C{H}_{2}）×c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（{C}_{6}{H}_{5}C{H}_{2}C{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$計(jì)算．

解答 解（1）①根據(jù)圖I中可知，0-50min時(shí)乙苯的濃度變化為：1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，則乙苯的反應(yīng)速率v=$\frac{0.6mol/L}{50min}$=0.012mol/（L•min），故答案為：0.012mol/（L•min）；
②實(shí)驗(yàn)Ⅱ與實(shí)驗(yàn)I相比，反應(yīng)速率加快，但平衡不移動(dòng)，應(yīng)是加入催化劑，故答案為：加催化劑；
③實(shí)驗(yàn)Ⅲ與實(shí)驗(yàn)I相比，反應(yīng)速率加快，開始階段相同時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)Ⅲ中苯乙烯的體積分?jǐn)?shù)較大，但平衡時(shí)乙苯的濃度增大，平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)苯乙烯的體積分?jǐn)?shù)小于實(shí)驗(yàn)I，則實(shí)驗(yàn)Ⅲ中苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時(shí)間t的變化曲線為，
故答案為：；
（2）若實(shí)驗(yàn)I中將乙苯的起始濃度改為1.2mol/L，其他條件不變，等效壓強(qiáng)增大到達(dá)平衡后在移走部分二氧化碳，增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，移走二氧化碳平衡逆向移動(dòng)，故所以乙苯的轉(zhuǎn)化率減小；
根據(jù)圖I中實(shí)驗(yàn)1可知，0-50min時(shí)乙苯的濃度變化為1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L 
                C₆H₅CH₂CH₃+CO₂?C₆H₅CH=CH₂ +CO+H₂O
起始濃度（mol/L）：1.0      3.0     0      0    0
反應(yīng)濃度（mol/L）：0.6      0.6     0.6    0.6  0.6
平衡濃度（mol/L）：0.4      2.4     0.6    0.6  0.6
則平衡常數(shù)K=$\frac{c（{C}_{6}{H}_{5}CH=C{H}_{2}）×c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（{C}_{6}{H}_{5}C{H}_{2}C{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$=$\frac{0.6×0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.225，
故答案為：減��；0.225．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡影響因素、反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，題目難度中等，（1）中作圖為易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易考慮到達(dá)平衡時(shí)間及苯乙烯體積分?jǐn)?shù)，易忽略開始階段相同時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)Ⅲ中苯乙烯的體積分?jǐn)?shù)較大．