Question

【題目】苯乙�。� ）是重要的有機化工原料。工業上以乙苯（）為原料，采用催化脫氫的方法制取苯乙稀的化學方程式為：△H=124kJ·mol-1

（1）25℃、101 kPa 時，1 mol 可燃物完全燃燒生成穩定的化合物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。 已知：H2 和苯乙烯的燃燒熱 △H 分別為-290 kJ·mol -1 和-4400 kJ·mol-1，則乙苯的燃燒熱△H=_____kJ·mol-1。

（2）在體積不變的恒溫密閉容器中，發生乙苯催化脫氫的反應，反應過程中各物質濃度隨時間變化的關系如圖所示。 在 t1 時刻加入 H2，t2 時刻再次達到平衡。

①物質 X 為_____，判斷理由是_____；

②乙苯催化脫氫反應的化學平衡常數為_____（用含 a、b、c 的式子表示）。

（3）在體積為 2 L 的恒溫密閉容器中通入 2 mol 乙苯蒸氣，2 min 后達到平衡，測得氫氣的濃度是 0.5 mol·L-1，則乙苯蒸氣的反應速率為_____；維持溫度和容器體積不變，向上述平衡中再通入 1.5 mol 氫氣和 1.5 mol 乙苯蒸氣，則 v 正______v 逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。

（4）實際生產時反應在常壓下進行，且向乙苯蒸氣中摻入水蒸氣，利用熱力學數據計算得到溫度和投料比(M)對乙苯的平衡轉化率的影響如圖所示。[M=]

①比較圖中 A、B 兩點對應的平衡常數大�。�KA_____KB(填“＞”、“＜”或“＝”)；

②圖中投料比 M1、M2、M3 的大小順序為_____。

Answer 1

【答案】-4566 乙苯 加入 H2 后平衡向左移動，乙苯濃度逐漸增大 molL-1 0.25 mol·L-1·min-1 等于 ＜ M1＞M2＞M3

【解析】

(1)①(g)+10O2(g)=8CO2(g)+4H2O(l) △H1 =-4400 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)= H2O(l) △H2 =-290 kJ·mol-1

③△H3=124kJ·mol-1

①+②+③得到+O2(g)=8CO2(g)+5H2O(l)△H=△H1+△H2+△H3=-4566 kJ·mol-1。

(2)在t1時刻加入H2，氫氣的物質的量濃度增大，且平衡逆向移動，導致苯乙烯的濃度減小，然后氫氣的濃度減小，但苯乙烷的濃度比原來的大，結合圖可知X為乙苯，濃度為a，Y為氫氣，濃度為c，Z為苯乙烯，濃度為b，反應化學平衡常數等于平衡時生成物的濃度冪之積與反應物的濃度冪之積，K=molL-1；

(3)根據反應，達到平衡時，氫氣的濃度是 0.5 mol·L-1，則也為0.5 mol·L-1，為1mol·L-1-0.5 mol·L-1=0.5 mol·L-1，乙苯蒸汽的反應速率為=0.25molL1min1，K==0.5，維持溫度和容器體積不變，向上述平衡中再通入1mol氫氣和1mol乙苯蒸汽，Qc==0.5=K，平衡不移動，則v正等于v逆；

(4)①由上述計算可知，焓變為正，為吸熱反應，溫度越高，K越大，B比A的溫度高，則KA＜KB；

②因體積增大、壓強減小，有利于平衡正向移動，平衡轉化率增大，則相同溫度時M越大時平衡轉化率越大，即M1＞M2＞M3。