Question

【題目】工業(yè)上常釆用乙苯催化脫氫制苯乙烯，方程式為：(g) (g)+H2(g)

(1)已知：

化學鍵	C﹣H	C﹣C	C＝C	H﹣H
鍵能/kJmol﹣1	412	348	612	436

計算上述反應的△H＝_____kJmol﹣1。

(2)①利用計算結(jié)果與反應特點，選擇理論上有利于提高苯乙烯平衡產(chǎn)率的條件_____。

A.低溫 B.高溫 C.高壓 D.低壓 E.合適的催化劑

②實際工業(yè)生產(chǎn)中常伴有乙苯裂解等副反應。而乙苯裂解反應無論在熱力學還是在動力學上都比乙苯脫氫更有利，所以工業(yè)生產(chǎn)要使反應向脫氫方向進行需要采用_____條件來提高反應的選擇性。

③工業(yè)生產(chǎn)中常采用恒壓條件下向乙苯蒸汽中摻入水蒸氣或CO2的辦法來提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，請從平衡移動的角度加以說明_____。

(3)利用膜反應新技術(shù)，可以實現(xiàn)邊反應邊分離出生成的氫氣不同溫度下，1.00mol乙苯在容積為1.00L的密閉容器中反應，氫氣移出率α與乙苯平衡轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖所示：

氫氣移出率α

①同溫度時α1、α2、α3依次_____，(填“增大”“減小”)原因是_____。

②A點平衡常數(shù)為0.45mol/L，則α為_____。

Answer 1

【答案】+124 BD 合適的催化劑 壓強不變，向乙苯蒸汽中摻入水蒸氣或CO2，容器體積增大，平衡正向移動，有利于提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率 增大 氫氣移出率增大，生成物中氫氣的濃度降低，有利于平衡正向移動，乙苯轉(zhuǎn)化率升高 94.4%

【解析】

（1）反應熱＝反應物總鍵能﹣生成物總能鍵能，由有機物的結(jié)構(gòu)可知，應是﹣CH2CH3中總鍵能與﹣CH＝CH2、H2總鍵能之差；

（2）①利用(1)計算結(jié)果、結(jié)合反應正向是體積增大的反應特點選擇有利于提高苯乙烯平衡產(chǎn)率的條件；

②選擇合適的催化劑可提高乙苯脫氫的選擇性；

③保持壓強不變，向乙苯蒸汽中摻入水蒸氣或CO2，容器體積應增大，等效為降低壓強，平衡向氣體體積增大的方向移動；

（3）①同溫條件下，氫氣移出越多，即移出率越高，平衡發(fā)生正向移動越多，轉(zhuǎn)化率越高；

②根據(jù)反應的三段式結(jié)合平衡常數(shù)計算平衡時c(H2)，利用氫氣移出率公式計算氫氣移出率a。

（1）反應熱＝反應物總鍵能﹣生成物總能鍵能，由有機物的結(jié)構(gòu)可知，應是﹣CH2CH3中總鍵能與﹣CH＝CH2、H2總鍵能之差，所以△H＝(5×412+348﹣3×412﹣612﹣436)kJmol-1＝+124kJmol-1；

（2）①由(1)計算結(jié)果可知，反應正向是體積增大的吸熱反應，升溫或減壓均能使平衡正向移動，有利于提高苯乙烯平衡產(chǎn)率，催化劑不影響苯乙烯的平衡產(chǎn)率，所以選擇BD；

②合適的催化劑能提高乙苯脫氫的反應速率，抑制乙苯裂解反應，所以工業(yè)生產(chǎn)要使反應向脫氫方向進行，需要采用合適的催化劑來提高反應的選擇性，故答案為：合適的催化劑；

③反應正向是體積增大的反應，保持壓強不變，向乙苯蒸汽中摻入水蒸氣或CO2，容器體積增大，等效為降低壓強，平衡向氣體體積增大的方向移動，故答案為：壓強不變，向乙苯蒸汽中摻入水蒸氣或CO2，容器體積增大，平衡正向移動，有利于提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率；

（3）①同溫條件下，氫氣移出越多，即移出率越高，體系中生成物濃度越低，平衡發(fā)生正向移動越多，乙苯轉(zhuǎn)化率越高，所以氫氣移出率越高，乙苯轉(zhuǎn)化率越高，即α1＜α2＜α3，故答案為：增大；氫氣移出率增大，生成物中氫氣的濃度降低，有利于平衡正向移動，乙苯轉(zhuǎn)化率升高；

②A點時乙苯的轉(zhuǎn)化率為90%，轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為0.9mol，整個過程中生成H2的物質(zhì)的量為0.9mol，設(shè)平衡時體系中H2的物質(zhì)的量為x，平衡體系中c(乙苯)＝0.1mol/L，c(苯乙烯)＝0.9mol/L，c(H2)＝xmol/L，平衡常數(shù)，解得x＝0.05mol，氫氣移出率α==94.4%，故答案為：94.4%。