Question

13．苯乙烯（）是生產(chǎn)各種塑料的重要單體，可通過乙苯催化脫氫制得：
CH₂CH₃（g）$\stackrel{催化劑}{?}$=CH₂（g）+H₂（g）△=+QkJ．mol^-1
（1）已知  、、H₂（g）的燃燒熱（△H）分別為-Q₁ kJ•mol^-1、-Q₂kJ•mol^-1、-Q₃ kJ•mol^-1，寫出Q與Q₁、Q₂、Q₃的關(guān)系式Q₂+Q₃-Q₁．
（2）500℃時，在恒容密閉容器中，充入a mol乙苯，反應(yīng)達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為P；若再充入bmol的乙苯，重新達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為2P，則a＜b（填“＞”、“＜”或“=”），乙苯的轉(zhuǎn)化率將減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
（3）在實際生產(chǎn)中，常保持總壓0.1Mpa不變，并向反應(yīng)體系加入稀釋劑，如CO₂、N₂等．反應(yīng)混合氣物質(zhì)的量之比及反應(yīng)溫度與乙苯（EB）脫氫轉(zhuǎn)化率關(guān)系（N₂不參與反應(yīng)）如圖所示．
①由圖判斷Q＞0（填“＞”或“＜”）．
②A、B兩點對應(yīng)的正反應(yīng)速率較大的是B．
③A點乙苯的轉(zhuǎn)化率比B點高，原因是保持總壓不變，充入N₂，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．
④用平衡分壓代替平衡濃度計算，其中，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)．則600℃時的平衡常數(shù)K_p=0.019MPa．（保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）、、H₂（g）的燃燒熱（△H）分別為-Q₁ kJ•mol^-1、-Q₂kJ•mol^-1、-Q₃ kJ•mol^-1，則
①+$\frac{21}{2}$O₂（g）→8CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-Q₁ kJ•mol^-1，
②+10O₂（g）→8CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-Q₂ kJ•mol^-1，
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→2H₂O（l）△H=-Q₃ kJ•mol^-1，
由蓋斯定律可知，①-②-③得到CH₂CH₃（g）$\stackrel{催化劑}{?}$=CH₂（g）+H₂（g）；
（2）恒容密閉容器中，物質(zhì)的量與壓強(qiáng)成正比，增大壓強(qiáng)平衡逆向移動；
（3）①由圖可知，溫度越高轉(zhuǎn)化率越大；
②A、B溫度相同，乙苯的濃度越大，反應(yīng)速率越快；
③A點乙苯的轉(zhuǎn)化率比B點高，與充入N₂，容器體積增大，平衡正向移動有關(guān)；
④CH₂CH₃（g）$\stackrel{催化劑}{?}$=CH₂（g）+H₂（g）
開始    a                                                  0                       0
轉(zhuǎn)化  0.4a                                               0.4a                   0.4a
平衡 0.6a                                               0.4a                    0.4a
分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則分壓分別為0.1Mpa×$\frac{3}{7}$、0.1Mpa×$\frac{2}{7}$、0.1Mpa×$\frac{2}{7}$
Kp=$\frac{0.1Mpa×\frac{2}{7}×0.1Mpa×\frac{2}{7}}{0.1Mpa×\frac{3}{7}}$，以此來解答．

解答 解：（1）、、H₂（g）的燃燒熱（△H）分別為-Q₁ kJ•mol^-1、-Q₂kJ•mol^-1、-Q₃ kJ•mol^-1，則
①+$\frac{21}{2}$O₂（g）→8CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-Q₁ kJ•mol^-1，
②+10O₂（g）→8CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-Q₂ kJ•mol^-1，
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→2H₂O（l）△H=-Q₃ kJ•mol^-1，
由蓋斯定律可知，①-②-③得到CH₂CH₃（g）$\stackrel{催化劑}{?}$=CH₂（g）+H₂（g）；
則（-Q₁ kJ•mol^-1）-（-Q₂ kJ•mol^-1）-（-Q₃ kJ•mol^-1）=+Q kJ•mol^-1，即Q=Q₂+Q₃-Q₁，
故答案為：Q₂+Q₃-Q₁；
（2）恒容密閉容器中，物質(zhì)的量與壓強(qiáng)成正比，充入a mol乙苯，反應(yīng)達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為P；若再充入bmol的乙苯，重新達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為2P，則a＜b；增大壓強(qiáng)平衡逆向移動，乙苯的轉(zhuǎn)化率將減小；
故答案為：＜；減��；
（3）①由圖可知，溫度越高轉(zhuǎn)化率越大，則升高溫度，平衡正向移動，Q＞0，故答案為：＞；
②A、B溫度相同，B點乙苯的濃度大，則B點反應(yīng)速率大，故答案為：B；
③A點乙苯的轉(zhuǎn)化率比B點高，原因是保持總壓不變，充入N₂，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，
故答案為：保持總壓不變，充入N₂，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；
④CH₂CH₃（g）$\stackrel{催化劑}{?}$=CH₂（g）+H₂（g）
開始    a                                                  0                       0
轉(zhuǎn)化  0.4a                                               0.4a                   0.4a
平衡 0.6a                                               0.4a                    0.4a
分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則分壓分別為0.1Mpa×$\frac{3}{7}$、0.1Mpa×$\frac{2}{7}$、0.1Mpa×$\frac{2}{7}$
Kp=$\frac{0.1Mpa×\frac{2}{7}×0.1Mpa×\frac{2}{7}}{0.1Mpa×\frac{3}{7}}$=0.019MPa，
故答案為：0.019MPa．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算及平衡移動，為高頻考點，把握Kp的計算、化學(xué)平衡移動的影響為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．