Question

【題目】苯乙烯是一種重要的化工原料，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考，苯乙烯在2B類致癌物清單中。

(1)工業(yè)上可用乙苯催化脫氫方法制備苯乙烯，其反應(yīng)原理如下：

①在容積固定為2L的密閉容器內(nèi)充人2mol，加入合適催化劑(體積可以忽略不計(jì))后在一定溫度壓強(qiáng)下開始反應(yīng)，用壓力計(jì)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如下：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	5	10	15	20	25	30
壓強(qiáng)/MPa	12.6	13.68	14.55	15.22	15.6	15.75	15.75

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算該溫度下壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp_____(計(jì)算結(jié)果帶單位，用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

②實(shí)際生產(chǎn)中常在恒壓條件下?lián)饺敫邷厮�蒸氣作為反�?yīng)體系的稀釋劑(水蒸氣不參加反應(yīng))。在一定壓強(qiáng)、900K的條件下，苯乙烯的產(chǎn)率隨著的增大而_________(填“增大”“減小”或“不變”)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)產(chǎn)生積碳使催化劑活性減弱，水蒸氣還有利于恢復(fù)催化劑活性，原因是__________(用化學(xué)方程式表示)。

(2)研究表明金屬次卟啉二甲酯能夠順利地選擇性催化氧化苯乙烯生成苯甲醛(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為)，以該反應(yīng)原理設(shè)計(jì)成酸性燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為____________，若該電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L的O2，則外電路中理論上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。

Answer 1

【答案】1.05 MPa 增大 —8e- +3H2O=+CO2↑+8H+ 2 mol

【解析】

（1）①根據(jù)方程式計(jì)算平衡時(shí)各組分的分壓，代入分壓平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算Kp的值；

②恒壓下，加入水蒸氣稀釋劑，相當(dāng)于增大容器體積，高溫下，水蒸氣可與碳反應(yīng)；
（2）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，苯乙烯被氧化生成苯甲醛；若該電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的O2，即0.5mol氧氣，反應(yīng)中O元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-2價(jià)，則轉(zhuǎn)移2mol電子。

（1）①反應(yīng)前充入體系中的（EB）的物質(zhì)的量2mol，（ST）的物質(zhì)的量為0，可列三段式

相同狀況下，氣體壓強(qiáng)之比與氣體物質(zhì)的量成正比，因此可列式

，解得x=0.5，

則該條件下的壓強(qiáng)平衡常數(shù)為；

②恒壓條件下，增加水蒸氣的n，導(dǎo)致體系V增大，使平衡正向移動(dòng)，使苯乙烯的產(chǎn)率隨著的增大而增大，水蒸氣能與C反應(yīng)，從而減少積碳，有利于恢復(fù)催化劑活性，原因是；

（2）苯乙烯作電池的負(fù)極，產(chǎn)物為苯甲醛，電極反應(yīng)式為—8e- +3H2O=+CO2↑+8H+；若該電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L的O2，則外電路中理論上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol。