Question

12．工業(yè)上采用乙苯與CO₂脫氫生產(chǎn)重要化工原料苯乙烯：
（g）+CO₂（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g）△H=-166KJ/mol
（1）在3L密閉容器內(nèi)，乙苯與CO₂的反應在三種不同的條件下進行實驗，乙苯、CO₂的起始濃度分別為1.0mol/L和3.0mol/L，其中實驗Ⅰ在T1℃，0.3MPa，而實驗II、III分別改變了實驗其他條件；乙苯的濃度隨時間的變化如圖Ⅰ所示．

①實驗I乙苯在0-50min時的反應速率為0.012mol/（L•min）
②實驗Ⅱ可能改變條件的是催化劑
③圖II是實驗Ⅰ中苯乙烯體積分數(shù)V%隨時間t的變化曲線，請在圖II中補畫實驗Ⅲ中苯乙烯體積分數(shù)V%隨時間t的變化曲線．
（2）若實驗Ⅰ中將乙苯的起始濃度改為1.2mol/L，其他條件不變，乙苯的轉(zhuǎn)化率將減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”），計算此時平衡常數(shù)為0.225．

Answer 1

分析 （1）①實驗I乙苯在0-50min內(nèi)濃度變化量為（1-0.4）mol/L=0.6mol/L，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算；
②實驗Ⅱ與實驗I相比，反應速率加快，但平衡不移動，應是加入催化劑；
③實驗Ⅲ與實驗I相比，反應速率加快，開始階段相同時間內(nèi)實驗Ⅲ中苯乙烯的體積分數(shù)較大，但平衡時乙苯的濃度增大，平衡逆向移動，平衡時苯乙烯的體積分數(shù)小于實驗I；
（2）若實驗I中將乙苯的起始濃度改為1.2mol/L，其他條件不變，等效壓強增大到達平衡后在移走部分二氧化碳，增大壓強平衡逆向移動，移走二氧化碳平衡逆向移動；
計算實驗Ⅰ中平衡時時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)K=$\frac{c（{C}_{6}{H}_{5}CH=C{H}_{2}）×c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（{C}_{6}{H}_{5}C{H}_{2}C{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$計算．

解答 解（1）①根據(jù)圖I中可知，0-50min時乙苯的濃度變化為：1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，則乙苯的反應速率v=$\frac{0.6mol/L}{50min}$=0.012mol/（L•min），故答案為：0.012mol/（L•min）；
②實驗Ⅱ與實驗I相比，反應速率加快，但平衡不移動，應是加入催化劑，故答案為：加催化劑；
③實驗Ⅲ與實驗I相比，反應速率加快，開始階段相同時間內(nèi)實驗Ⅲ中苯乙烯的體積分數(shù)較大，但平衡時乙苯的濃度增大，平衡逆向移動，平衡時苯乙烯的體積分數(shù)小于實驗I，則實驗Ⅲ中苯乙烯體積分數(shù)V%隨時間t的變化曲線為，
故答案為：；
（2）若實驗I中將乙苯的起始濃度改為1.2mol/L，其他條件不變，等效壓強增大到達平衡后在移走部分二氧化碳，增大壓強平衡逆向移動，移走二氧化碳平衡逆向移動，故所以乙苯的轉(zhuǎn)化率減小；
根據(jù)圖I中實驗1可知，0-50min時乙苯的濃度變化為1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L 
                C₆H₅CH₂CH₃+CO₂?C₆H₅CH=CH₂ +CO+H₂O
起始濃度（mol/L）：1.0      3.0     0      0    0
反應濃度（mol/L）：0.6      0.6     0.6    0.6  0.6
平衡濃度（mol/L）：0.4      2.4     0.6    0.6  0.6
則平衡常數(shù)K=$\frac{c（{C}_{6}{H}_{5}CH=C{H}_{2}）×c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（{C}_{6}{H}_{5}C{H}_{2}C{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$=$\frac{0.6×0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.225，
故答案為：減��；0.225．

點評 本題考查化學平衡影響因素、反應速率計算、化學平衡常數(shù)的計算，題目難度中等，（1）中作圖為易錯點，學生容易考慮到達平衡時間及苯乙烯體積分數(shù)，易忽略開始階段相同時間內(nèi)實驗Ⅲ中苯乙烯的體積分數(shù)較大．