Question

【題目】苯乙烷（C8H10）可生產塑料單體苯乙烯（C8H8），其反應原理是：C8H10(g)C8H8(g)+H2(g)△H=120kJ·mol-1某溫度下，將0.40mol苯乙烷，充入2L真空密閉容器中發生反應，測定不同時間該容器內氣體物質的量，得到數據如下表：

時間/min	0	10	20	30	40
n（C8H10）/mol	0.40	0.30	0.24	n2	n3
n（C8H8）/mol	0.00	0.10	n1	0.20	0.20

（1）當反應進行到20min時，該段時間內H2的平均反應速率是_____________。

（2）該溫度下，該反應的化學平衡常數是_______________________。

（3）若保持其他條件不變，用0.40 molH2(g)和0.40molC8H8(g)合成C8H10(g)，當有30kJ熱量放出時，該反應中H2的轉化率是__________。此時，該合成反應是否達到了平衡狀態？_______（填“是”或“否”）。

（4）工業上以高溫水蒸氣作為反應體系的稀釋劑(不參與反應)，C8H10(g)的平衡轉化率與水蒸氣的用量、體系的溫度、壓強的關系如圖Ⅰ、圖Ⅱ所示。

①由圖Ⅰ可知，T1________T2(填“大于”、“小于”或“等于”)。

②由圖Ⅱ可知，當其他條件不變時，水蒸氣的用量越大，C8H10的平衡轉化率將________(填“越大”、“越小”或“不變”)，原因是______________________________________。

Answer 1

【答案】4×10-3mol.L-1.min-10.1062.5%否大于越大隨著水蒸氣的加入，擴大了容器體積，相當于對反應體系減小壓強（或使Q<K），從而使平衡右移，轉化率增大。

【解析】I．(1)將0.40mol苯乙烷，充入2L真空密閉容器中發生反應，20min后，剩余0.24mol，減少了0.16mol，

C8H10(g)C8H8(g)+H2(g)

起始(mol) 0.40 0 0

變化(mol) 0.16 0.16 0.16

20min(mol) 0.24 0.16 0.16

v(H2)= =0.004mol/(Lmin)，故答案為：0.004mol/(Lmin)；

(2) C8H10(g)C8H8(g)+H2(g)

起始(mol/L) 0.20 0 0

變化(mol/L) 0.10 0.10 0.10

30min(mol/L) 0.10 0.10 0.10

化學平衡常數K= = =0.10；故答案為：0.10；

(3)根據C8H10(g)C8H8(g)+H2(g)，△H=120kJ·mol-1，可知 C8H8(g)+H2(g)C8H10(g) △H=-120kJmol-1，有30kJ熱量放出時，消耗的H2量為0.25mol，所以氫氣轉化率= ×100%= ×100%=62.5%；根據(2)知，C8H8(g)+H2(g)C8H10(g)的平衡常數為 =10，

C8H8(g)+H2(g)C8H10(g)

起始(mol/L) 0.2 0.2 0

變化(mol/L) 0.125 0.125 0.125

某時刻(mol/L) 0.75 0.75 0.125

= =≠10，反應不是平衡狀態；故答案為：62.5%；否；

Ⅱ．(4)C8H10(g)C8H8(g)+H2(g)△H=125kJmol-1，溫度升高，平衡正向移動，C8H10的轉化率增大，由圖I可知，壓強相同時，T1時C8H10的轉化率大于T2時C8H10的轉化率，故T1大于T2；故答案為：大于；

(5)其他條件不變，水蒸氣的用量越大，容器的體積越大，相當于減小了原體系的壓強，平衡正向移動，轉化率增大；故答案為：越大；水蒸氣的用量越大，容器的體積越大，相當于減小了原體系的壓強，平衡正向移動，轉化率增大。