Question

工業(yè)上以乙苯為原料生產苯乙烯的反應如下：Ph-CH₂CH₃（g）?Ph-CH=CH₂（g）+H₂△H
某研究小組研究溫度等因素對該反應的轉化率、選擇性（又稱反應專一性）和產率的影響，分別作了四組實驗，實驗結果如圖：
（1）對于氣相反應，用某組分（B）的平衡壓強P_B代替物質的量c（B）也可表示平衡常數(shù)，記作K_P，則上述反應的平衡常數(shù)K_P表達式為：

 

．

（2）根據(jù)反應和圖1，請判斷：△H

 

O（填“＜、=、＞”，下同），△S

 

O；請你選擇合適的反應溫度

 

．
（3）從壓強因素分析，為提高乙苯的轉化率，應采用

 

的生產條件，但是對生產設備的要求大大提高．實際工業(yè)生產中常采用通入水蒸氣的方法．水蒸氣的量對反應的影響結果如圖2所示．
①在做這四組實驗時，應該采用的其他實驗條件：

 

．
A．反應溫度相同     B．采用不同的催化劑    C．乙苯的流速相同
D．壓強都控制在常壓下    E．反應相同時間時測定實驗數(shù)據(jù)
②當進料比從7：1增大到20：1時，乙苯的轉化率由28%F降到14%，減少了50%，而苯乙烯的選擇性由70%降到64%，僅下降不到10%．對反應的選擇性而言，溫度和壓強這兩個因素，

 

對反應的選擇性影響更大．
（4）下列哪些事實可以說明該反應已達平衡：

 

．
A．水蒸氣的體積分數(shù)保持不變
B．氫氣、苯乙烯的生成速率之比保持不變
C．混合氣體的密度不再變化
D．反應的選擇性保持不變
（5）一定溫度下，在恒壓密閉容器中通入物質的量之比為7：1的水蒸氣和乙苯，發(fā)生上述反應，在t₁時刻達到平衡．保持其他條件不變，此時分離出一定量的水蒸氣，在t₂時刻重新達到平衡，請在圖3中畫出反應再次達平衡的v-t圖．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡的影響因素,化學平衡的調控作用,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學平衡專題

分析：（1）K等于生成物的分壓之積與反應物的分壓之比；
（2）從圖示1可見，隨溫度升高，苯乙烯產率增大，可見反應吸熱；又據(jù)方程式可見，1mol氣體反應生成2mol氣體，可知為熵增大反應，據(jù)圖a分析適宜的溫度為580℃；
（3）正反應為體積增大的可逆反應，增大壓強，平衡逆向移動；
①在容積可變的密閉容器中分別作了四組實驗，探究溫度等因素對該反應的產率影響，據(jù)此解答；
②溫度改變活化分子的百分數(shù)，而壓強只是改變單位體積內活化分子總數(shù)，所以溫度對對反應的選擇性影響更大；
（4）化學平衡狀態(tài)的判定關鍵是v（正）=v（逆），特點是各組分的濃度不變，據(jù)此判斷；
（5）分離出水蒸氣，反應物濃度增大，反應速率加快，但水與乙苯的量之比變減小，導致產率降低，平衡逆向移動，據(jù)此畫圖．

解答： 解：（1）Ph-CH₂CH₃（g）?Ph-CH=CH₂（g）+H₂，所以Kp=

P(H2)?P(Ph-CH=CH2)

P(Ph-CH2CH3)

，故答案為：Kp=

P(H2)?P(Ph-CH=CH2)

P(Ph-CH2CH3)

；
（2）從圖示a可見，隨溫度升高，苯乙烯產率增大，可見反應吸熱；又據(jù)方程式可見，1mol氣體反應生成2mol氣體，可知為熵增大反應，據(jù)圖a分析適宜的溫度為580℃，故答案為：＞；＞；580℃；
（3）正反應為體積增大的可逆反應，增大壓強，平衡逆向移動，所以從壓強因素分析，為提高乙苯的轉化率，應采用低壓的生產條件，故答案為：低壓；
①在容積可變的密閉容器中分別作了四組實驗，探究溫度等因素、反應相同時間時測定實驗數(shù)據(jù)和壓強都控制在常壓下對該反應的產率影響，所以應該采用的其他實驗條件是反應溫度相同、乙苯的流速相同、壓強都控制在常壓下和反應相同時間時測定實驗數(shù)據(jù)，故選：ACDE；
②溫度改變活化分子的百分數(shù)，而壓強只是改變單位體積內活化分子總數(shù)，所以溫度對對反應的選擇性影響更大，故答案為：溫度；
（4）A．水蒸氣的體積分數(shù)保持不變，說明各物質的量不變，正逆反應速率相等，故正確；
B．氫氣、苯乙烯的生成速率之比保持不變，從反應開始到平衡一直不變，故錯誤；
C．反應是在容積可變的密閉容器中進行，反應前后氣體體積不相等，而m不變，故混合氣體的密度不再變化時反應處于平衡狀態(tài)，故正確；
D．反應的選擇性保持不變，由圖1可知選擇性不變，轉化率在變，故錯誤；
故選：AC；
（5）分離出水蒸氣，反應物濃度增大，反應速率加快，但水與乙苯的量之比變減小，導致產率降低，平衡逆向移動，所以圖象為：，故答案為：．

點評：本題主要考查化學平衡狀態(tài)的建立以及平衡狀態(tài)的判斷和平衡的移動，題目有一定的難度，特別是（5）的注意反應速率比原平衡快．