Question

【題目】苯乙烯（C6H5CH=CH2）2是合成橡膠和塑料的單體，用來生產丁苯橡膠、聚苯乙烯等．工業上以乙苯C6H5CH2CH3為原料，采用催化脫氫的方法制取苯乙烯，反應方程式為：C6H5CH2CH3（g）C6H5CH=CH2（g）+H2（g）△H

（1）已知：H2和CO的燃燒熱（△H）分別為﹣285.8kJ．molL﹣1和﹣283.0kJ．molL﹣1；
C6H5CH2CH3（g）+CO2（g）C6H5CH=CH2（g）+CO（g）+H2O（I）△H=+114.8kJmol﹣1
則制取苯乙烯反應的△H為
（2）向密閉容器中加入1mol乙苯，在恒溫恒容條件下合成苯乙烯，達平衡時，反應的能量變化為QkJ．下列說法正確的是 ．
A.升高溫度，正反應速率減小，逆反應速率增大
B.若繼續加入1mol乙苯，苯乙烯轉化率增大
C.壓縮體積，平衡逆向移動，反應物濃度增大，生成物濃度減小
D.相同條件下若起始加入1mol苯乙烯和1mol氫氣，達平衡時反應能量變化為（△H﹣Q）kJ
（3）向2L密閉容器中加入1mol乙苯發生反應，達到平衡狀態時，平衡體系組成（物質的量分數）與溫度的關系如圖所示．700℃時，乙苯的平衡轉化率為 ， 此溫度下該反應的平衡常數為；溫度高于970℃時，苯乙烯的產率不再增加，其原因可能是 ．
（4）含苯乙烯的廢水排放會對環境造成嚴重污染，可采用電解法去除廢水中的苯乙烯，基本原理是在陽極材料MOx上生成自由基MOx（OH），其進一步氧化有機物生成CO2 ， 該陽極的電極反應式為 ， 若去除0.5mol苯乙烯，兩極共收集氣體mol．

Answer 1

【答案】
（1）+117.6KJ/mol
（2）D
（3）66.7%；；有機化合物在溫度過高時分解
（4）C6H5CH=CH2+16H2O﹣40e﹣=8CO2↑+4OH﹣；14
【解析】解：（1）H2和CO的燃燒熱（△H）分別為﹣285.8kJ．molL﹣1和﹣283.0kJ．molL﹣1 ， 可得熱化學方程式：①H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.8KJ/mol，②CO（g）+ O2（g）=CO2（g）△H=﹣283.0KJ/mol，已知③：C6H5CH2CH3（g）+CO2（g）C6H5CH=CH2（g）+CO（g）+H2O（l）△H=+114.8kJ/mol，根據蓋斯定律，③+②﹣①可得：C6H5CH2CH3（g）C6H5CH=CH2（g）+H2（g），故△H=114.8KJ/mol﹣283.0KJ/mol+285.8KJ/mol=+117.6KJ/mol，所以答案是：+117.6KJ/mol；（2）A．溫度變化對正逆反應速率的影響是一致的，只是改變的程度不同，所以升高溫度，正反應速率和逆反應速率均增大，故A錯誤；B．若繼續加入1mol乙苯，相當于增大整個體系的壓強，增大壓強，平衡逆向移動，故苯乙烯轉化率增大，B正確；C．壓縮容器的體積，增大體系的壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，乙苯的濃度增大，平衡常數不變，故平衡時苯乙烯、氫氣的濃度也增大，故C錯誤；D．相同條件下若起始加入1mol苯乙烯和1mol氫氣，等效為開始加入1mol乙苯，與原平衡為完全等效平衡，平衡時乙苯的物質的量相等，假設平衡時為amol乙苯，則原平衡反應中能量變化為QkJ=（1﹣a）×△H kJ，而生成amol乙苯的能量變化為：a×△H kJ=（△H﹣Q）kJ，故D正確；所以答案是：BD；（3）參加反應的乙苯為xmol，則：
C6H5CH2CH3（g）C6H5CH=CH2（g）+H2（g）
起始量（mol）：1 0 0
變化量（mol）：x x x
平衡量（mol）：1﹣x x x
由圖示可知：700℃時，乙苯的物質的量百分含量為20%，則 =20%，所以x= ，乙苯的平衡轉化率為 ×100%=66.7%，
此溫度下平衡常數K= = = ，
溫度高于970℃時，苯乙烯的產率不再增加，可能有機物受熱易分解是所致；
所以答案是：66.7%； ；有機化合物在溫度過高時分解；（4）由題目信息可知，陽極上整個過程是苯乙烯氧化生成二氧化碳，由守恒守恒可知，應有OH﹣ 離子生成，由元素守恒可知，應有水參與反應，陽極電極反應式為：C6H5CH=CH2+16H2O﹣40e﹣=8CO2↑+4OH﹣ ， 陰極上是氫離子獲得電子生成氫氣，陰極電極反應式為：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣ ，
除去0.5mol苯乙烯，則：
C6H5CH=CH2+16H2O﹣40e﹣=8CO2↑+4OH﹣
0.5mol 20mol 4mol
2 H2O+2 e﹣=H2↑+2OH﹣
20mol 10mol
故兩極共收集氣體：4mol+10mol=14mol，
所以答案是：C6H5CH=CH2+16H2O﹣40e﹣=8CO2↑+4OH﹣；14．
【考點精析】通過靈活運用化學平衡狀態本質及特征和化學平衡的計算，掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%即可以解答此題．