Question

(14分)工業上以乙苯為原料生產苯乙烯的反應如下（Ph代表苯基）：
Ph—CH₂CH₃(g)Ph—CH＝CH₂(g)+H₂(g) △H
某研究小組為探究溫度等因素對該反應的產率影響，在容積可變的密閉容器中分別作了四組實驗，實驗結果如下圖a、b所示。

(1)根據反應及上圖(a)，判斷△H     0(填“＜”“＝”或“＞”，下同)，△S    0；請選擇經濟、且適宜的反應溫度：        。
(2)下列事實可以說明該反應已達平衡的是          。
A．混合氣體的密度不再變化
B．氫氣的體積分數保持不變
C．氫氣、苯乙烯的生成速率之比保持不變
D．單位時間內消耗的n(乙苯)等于生成的n(H₂)
(3)從壓強因素分析，為提高乙苯的轉化率，應采用      的生產條件。實際工業生產中常采用通入水蒸氣的方法。水蒸氣的含量對反應的影響結果如上圖(b)所示。
①在做這四組實驗時，應該采用的其他實驗條件是           。
A．反應溫度相同         B．采用不同的催化劑
C．壓強都控制在常壓下    D．反應相同時間時測定實驗數據
②圖(b)表明：                           。

③一定溫度下，在恒壓密閉容器中，通入一定量n(H₂O)/n(乙苯)＝7：1的氣體，發生上述反應，在t₁時刻達到平衡。保持其他條件不變，此時分離出一定量的水蒸氣，在t₂時刻重新達到平衡，請在右圖中畫如反應再次達到平衡過程的圖像。

Answer 1

（1）＞；＞；580° （2）AB （3）低壓 ①AC
②在恒溫恒壓條件下，n(H₂O)/n(乙苯)的比值越高，產率越高 ③

試題分析：（1）根據圖a可知，隨著溫度的升高產率逐漸增大。這說明升高溫度平衡向正反應方向移動，因此正方應是吸熱反應，即△H＞0；根據反應的化學方程式可知，該反應是體積增大的可逆反應，因此△S＞0。根據圖a可知溫度升高到580℃以后產率增加的不是很明顯，因此適宜的溫度應該是580℃。
（2）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態，則A、密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量始終是不變的，但容器容積是變化的，因此當密度不再發生變化時，可以說明反應達到平衡狀態，A正確；B、氫氣的體積分數保持不變可以說明反應達到平衡狀態，B正確；C、根據反應速率之比是相應的化學計量數之比可知氫氣、苯乙烯的生成速率之比始終保持不變，不能說明反應達到平衡狀態，C不正確；D、根據反應速率之比是相應的化學計量數之比可知，單位時間內消耗的n(乙苯)等于生成的n(H₂)，因此不能說明反應達到平衡狀態，D不正確，答案選AB。
（3）正方應是體積增大的可逆反應，所以從壓強因素分析，為提高乙苯的轉化率，應采用低壓的生產條件。
①要探究水蒸氣的含量對反應的影響結果，則根據定一議二的原則可知，其它反應條件應該是相同的，即溫度、壓強和催化劑均是相同的，答案選AC。
②根據圖b可知，在恒溫恒壓條件下，n(H₂O)/n(乙苯)的比值越高，產率越高。
③保持其他條件不變，此時分離出一定量的水蒸氣，則導致容器內壓強降低，因此要保持恒壓則需要縮小容器的容積，因此相當于是增大壓強，平衡向正反應方向移動，則圖像可表示為。