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） ΔH＝＋125kJ·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	0.26	n2	n3
n（C8H8）／mol	0.00	0.10	n1	0.16	0.16

（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________（保留兩位有效數字）。

（3）若保持其他條件不變，用0.40mol H2（g）和0.40mol C8H8（g）合成C8H10（g），當有30kJ熱量放出時，該反應中H2的轉化率是________。

Answer 1

【答案】0.0035mol·L－1·min－10.05360％

【解析】

（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0.26mol，減少了0.14mol，則

C8H10（g）C8H8（g）＋H2（g）

起始量（mol） 0.40 0 0

變化量（mol） 0.14 0.14 0.14

20min后的量（mol） 0.26 0.14 0.14

氫氣濃度是0.14mol÷2L＝0.07mol/L，則v（H2）＝0.07mol/L÷20min=0.0035mol/（Lmin）；

（2） C8H10（g）C8H8（g）＋H2（g）

起始量（mol） 0.40 0 0

變化量（mol） 0.16 0.16 0.16

平衡量（mol） 0.24 0.16 0.16

其濃度分別是0.12mol/L、0.08mol/L、0.08mol/L，則化學平衡常數K＝c(C8H8)·c(H2)/c(C8H10)＝0.08×0.08/0.12≈0.053；

（3）根據C8H10（g）C8H8（g）＋H2（g）△H＝＋125kJ·mol－1可知C8H8（g）+H2（g）C8H10（g）△H=－125kJ·mol－1，有30kJ熱量放出時，消耗的H2量為＝0.24mol，所以氫氣轉化率為0.24mol/0.4mol×100%＝60%。