Question

【題目】苯乙烯是制備聚苯乙烯的單體。工業上，利用乙苯催化脫氫制取苯乙烯的反應：

(g)+CO2（g）（g）+CO(g)+ H2O（g） △H

（1）已知CO分子中化學鍵為C≡O。相關的化學鍵鍵能數據如下：

利用上表數據估算△H為___________。

（2）在三個體積相同的恒容密閉容器中充入CO2和乙苯蒸氣發生上述反應，有關數據如下：

①T1______T2（填“＞”“＜”或“＝”，下同），a___________2.0。

②T1K時，容器I中平衡混合氣體中苯乙烯體積分數為___________，假設容器I中起始壓強為p0，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp＝___________。[氣體分壓（p分）＝氣體總壓（p總）×氣體體積分數]

（3）一定溫度下，在某催化劑作用下發生上述反應，其反應歷程如下：

①由原料到狀態I__________（填“放出”或“吸收”）能量，判斷依據是_______。

②如果其他條件不變，再通入CO2，如圖所示的四幅圖像中，符合乙苯平衡轉化率與p（CO2）的關系的是___________。（填選項）

Answer 1

【答案】+164 kJ/mol ＞ ＜ 20% 0.25p0 MPa 吸收 斷裂C-H鍵需要吸收較多能量 B

【解析】

根據反應物鍵能總和與生成物鍵能總和的差值計算反應熱；根據化學平衡移動的方向判斷反應溫度的大小；利用反應前后氣體的變化量和壓強變化量計算平衡常數；根據圖示的反應過程判斷反應是吸熱還是放熱；根據圖示反應過程判斷轉化率與壓強的轉化趨勢。

(1)反應的△H可以利用鍵能大小計算，利用反應物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和即可得到反應的△H，當計算結果為正值時為吸熱反應，反之則為放熱反應；在本反應中由于苯基在反應前后不變，因此苯基的能量在反應前后相同，只需要計算乙基和二氧化碳反應變成乙烯基、一氧化碳和水的鍵能變化差值即可，即反應熱=(348+5×413+2×803) kJ/mol -(615+3×413+1075+2×463) kJ/mol =+164 kJ/mol；

(2)①上述反應是吸熱反應，降低溫度，平衡向左移動，苯乙烯的量減小，故T2小于T1；該反應正向是氣體分子數增大的反應，I到Ⅲ相當于加壓，平衡向左移動，苯乙烯的量小于2.0；

②平衡時苯乙烯為1 mol，則

平衡時，苯乙烯占體積分數為20%；

平衡后壓強為×p0=1.25p0MPa，Kp==0.25p0MPa；

(3) ①原料到狀態Ⅰ，斷裂C-H鍵，需要吸收能量；

②一定范圍內，p(CO2)越大，說明在原料中CO2的配比越高，則乙苯平衡轉化率越高；二者首先吸附在催化劑表面上，當CO2在催化劑表面吸附率過高時，會造成乙苯在催化劑表面的吸附率下降，使乙苯平衡轉化率隨著p(CO2）增大而減小，圖像B符合實際。