Question

17．聚乙烯塑料在生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用．工業(yè)上，由乙苯和二氧化碳催化脫氫可制備苯乙烯，化學(xué)方程式如圖1：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）苯乙烯在一定條件下合成聚苯乙烯的化學(xué)方程式為．立方烷（C₈H₈）的鍵線式結(jié)構(gòu)如圖2所示，它和苯乙烯的關(guān)系是同分異構(gòu)體（填“同位素”、“同素異形體”、“同分異構(gòu)體”或“同系物”）．
（2）乙苯在二氧化碳?xì)夥罩蟹謨刹椒磻?yīng)：
①△H₁=+117.6kJ•mol^-1
②H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=-41.2kJ•mol^-1
由乙苯與CO₂制苯乙烯反應(yīng)的△H=+76.4KJ/mol．該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是A（填序號(hào)）．
A．較高溫度下自發(fā)  B．較低溫度下自發(fā)
C．任何溫度下不自發(fā)  D．任何溫度下自發(fā)
（3）以熔融碳酸鹽（MCO₃）為電解質(zhì)，一氧化碳-空氣燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2L氧氣參與反應(yīng)，理論上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2N_A．
（4）溫度為T₁時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.5．在2L的密閉容器中加入乙苯和二氧化碳，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得混合物各組分的物質(zhì)的量均為1.0mol．
①該時(shí)刻上述化學(xué)反應(yīng)中CO₂的v_正=v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②下列情況不能說明上述反應(yīng)在該條件下達(dá)到平衡狀態(tài)的是B（填序號(hào)）．
A．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
B．混合氣體的密度不變
C．CO的正、逆反應(yīng)速率相等．

Answer 1

分析 （1）苯乙烯中的碳碳雙鍵可以發(fā)生加聚反應(yīng)得到聚苯乙烯，注意單體前面的系數(shù)n；苯乙烯的分子式為：C₈H₈，兩者分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同，所以是同分異構(gòu)體；
（2）根據(jù)蓋斯定律結(jié)合熱化學(xué)方程式分析；化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0，由焓變和熵變和溫度共同決定；
（3）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，一氧化碳放電；1mol氧氣參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移4mol的電子由此分析解答；
（4）①根據(jù)濃度熵規(guī)則計(jì)算Qc是否等于K來計(jì)算；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比（不同物質(zhì)），各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；

解答 解：（1）苯乙烯在一定條件下合成聚苯乙烯的化學(xué)方程式為：，苯乙烯的分子式為：C₈H₈，兩者分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同，所以是同分異構(gòu)體，
故答案為：，同分異構(gòu)體；
（2）方程①+方程②得到：，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：△H=△H₁+△H₂=+117.6kJ/mol+（-41.2）kJ/mol=+76.4KJ/mol，△H＞0，而△S＞0，所以要想自發(fā)必須在高溫的條件下，故答案為：+76.4KJ/mol；A；
（3）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，一氧化碳放電，電極方程式為CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；11.2L氧氣的物質(zhì)的量為0.5mol，所以轉(zhuǎn)移2mol的電子，即轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2N_A，故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；2N_A；
（4）①反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻測(cè)得混合物中各組分的物質(zhì)的量均為1.0mol，即濃度都是0.5mol/L，此時(shí)Qc=$\frac{0．{5}^{3}}{0．{5}^{2}}$=0.5=K，所以達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，即v_正=v_逆，
故答案為：=；
②A．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，說明總物質(zhì)的量不變，達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
B．混合氣體的密度一直不變，故錯(cuò)誤
C．CO的正、逆反應(yīng)速率相等，達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
故選B．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合性較大，涉及化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、濃度熵規(guī)則、蓋斯定律的計(jì)算等知識(shí)，注意知識(shí)的歸納和整理是關(guān)鍵，難度不大．