Question

【題目】苯乙烯是工業(yè)上是合成樹脂、離子交換樹脂及合成橡膠等的重要單體,工業(yè)上可用乙苯催化脫氫方法制備苯乙烯：(g)(g)+H2(g) △H=+QkJ·mol-1

請(qǐng)回答下列問題：

（1）已知乙苯（g）、苯乙烯（g）的燃燒熱分別為a kJ·mol-1、bkJ·mol-1,則氫氣的燃燒熱為_____kJ·mol-1（用含有Q、b、c的表達(dá)式表示,其中Q、b、c均大于0）。

（2）673 K時(shí),在一恒容密閉容器中充入5 mol乙苯（g）,反應(yīng)達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1；若再充入amol的乙苯（g）,重新達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為2p1,則a____________5。

（3）在實(shí)際生產(chǎn)中,在恒壓條件下常以高溫水蒸氣作為反應(yīng)體系的稀釋劑（水蒸氣不參加反應(yīng)）,此時(shí)乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率與水蒸氣的用量、壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如圖所示。

①加入水蒸氣稀釋劑能提高乙苯轉(zhuǎn)化率的原因是________________________________。

②在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)控制反應(yīng)溫度為900 K時(shí)生產(chǎn)效率最佳,選用此溫度進(jìn)行生產(chǎn)的原因?yàn)?/span>________ （答兩點(diǎn)）。

③用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,其中,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則900K時(shí)的平衡常數(shù)Kp=_______。

④改變下列條件,能使乙苯的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率一定增大的是________ （填標(biāo)號(hào)）。

A．恒容時(shí)加入稀釋劑水蒸氣 B．壓強(qiáng)不變下,溫度升至1500 K

C．在容積和溫度不變下充入Ar D．選用催化效果更好的催化劑

（4）已知苯乙烯可催化氧化生成苯乙醛： (g) + 2O2→ + CO2 + H2O,若把該反應(yīng)設(shè)計(jì)為酸性燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為___________________，若該電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L的O2,則外電路中理論上應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________ mol。

Answer 1

【答案】 (Q+a-b) > 保持總壓不變，充入水蒸氣,容器體積增大，各組分的濃度同倍數(shù)減小，利于反應(yīng)正向進(jìn)行,乙苯轉(zhuǎn)化率增大(或體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，加入稀釋劑，參與反應(yīng)的各物質(zhì)濃度同等程度減小，相當(dāng)于反應(yīng)體系減壓，故平衡向氣體物質(zhì)的量增大的方向移動(dòng)，乙苯轉(zhuǎn)化率增大) 乙苯轉(zhuǎn)化率較大；催化劑活性較高；反應(yīng)速率較快(任答以上兩點(diǎn)即可) B -8e-+3H2O=+8H++CO2 2

【解析】（1）工業(yè)上可用乙苯催化脫氫方法制備苯乙烯：(g)(g)+H2(g) △H=+QkJ·mol-1，①+21/2O2（g）→8CO2（g）+5H2O（l）△H=-akJ·mol-1，②+10O2（g）→8CO2（g）+4H2O（l）△H=-bkJ·mol-1，③H2（g）+1/2O2（g）→2H2O（l）△H=-xkJ·mol-1，由蓋斯定律可知，①-②-③得到(g)(g)+H2(g) △H=+QkJ·mol-1，a-b-x=Q，x= (Q+a-b)；（2）恒容密閉容器中，物質(zhì)的量與壓強(qiáng)成正比，673K時(shí),在一恒容密閉容器中充入5mol乙苯（g）,反應(yīng)達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1；若再充入amol的乙苯（g）,重新達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為2p1，a>5。（3）①加入水蒸氣稀釋劑能提高乙苯轉(zhuǎn)化率的原因是保持總壓不變，充入水蒸氣,容器體積增大，各組分的濃度同倍數(shù)減小，利于反應(yīng)正向進(jìn)行,乙苯轉(zhuǎn)化率增大(或體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，加入稀釋劑，參與反應(yīng)的各物質(zhì)濃度同等程度減小，相當(dāng)于反應(yīng)體系減壓，故平衡向氣體物質(zhì)的量增大的方向移動(dòng)，乙苯轉(zhuǎn)化率增大)。②在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)控制反應(yīng)溫度為900K時(shí)生產(chǎn)效率最佳,選用此溫度進(jìn)行生產(chǎn)的原因?yàn)?/span>：乙苯轉(zhuǎn)化率較大、催化劑活性較高、反應(yīng)速率較快(任答以上兩點(diǎn)即可)。③取圖象上900K，2p，轉(zhuǎn)化率為50%的點(diǎn)，寫出三段式，平衡時(shí)水為8體積，三種物質(zhì)各0.5mol,用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,其中,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，三種物質(zhì)的分壓均為2p×0.5/9.5,則900K時(shí)的平衡常數(shù)Kp

(g)(g)+H2(g)

開始 1

變化 0.5 0.5 0.5

平衡 0.5 0.5 0.5

Kp= =2p/19

④A．恒容時(shí)加入稀釋劑水蒸氣，乙苯的分壓、濃度不變，故A 錯(cuò)誤； B．壓強(qiáng)不變下,溫度升至1500K，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；C．在容積和溫度不變下充入Ar，乙苯的分壓、濃度不變，故C 錯(cuò)誤；D．選用催化效果更好的催化劑，也不能使平衡移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；故選B。（4）已知苯乙烯可催化氧化生成苯乙醛：(g)+2O2→+CO2/span>+H2O，若把該反應(yīng)設(shè)計(jì)為酸性燃料電池，苯乙烯作還原劑，在負(fù)極失電子，被氧化在苯乙醛和二氧化碳，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為. -8e-+3H2O=+8H++CO2，根據(jù)反應(yīng)方程式，每消耗2mol氧氣，轉(zhuǎn)移8mol電子，若該電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的O2,則外電路中理論上應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol。