Question

6．苯乙烯是化工產(chǎn)品中最重要的單體之一．在工業(yè)上，
苯乙烯由乙苯和CO₂催化脫氫制得．總反應(yīng)原理如下：
 （g）+CO₂（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g）△H
回答下列問題：
（1）已知：

化學(xué)鍵	C-H	C-C	C=C	C=O	CO	O-H
鍵能/kJ/mol	413	348	615	745	1076	463

由乙苯制取苯乙烯反應(yīng)的△H=+158.8KJ/mol
（2）在溫度為T₁時(shí)，該反應(yīng)的平衡常熟K=0.5mol/L．在2L的密閉容器中加入乙苯與CO₂，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得該混合物各組分的物質(zhì)的量均為1.0mol．
①該時(shí)刻化學(xué)反應(yīng)是（填“是”或“不是”）處于平衡狀態(tài)．
②下列敘述能說(shuō)明乙苯與C0₂在該條件下于平衡狀態(tài)的是AD（填正確答案編號(hào)）．
A．正、逆反應(yīng)速率的比值恒定      B．c（CO₂）=c（CO）
C．混合氣體的密度不變            D．CO₂的體積分?jǐn)?shù)保持不變
③若將反應(yīng)改為恒壓絕熱條件下進(jìn)行，達(dá)到平衡時(shí)，則乙苯的物質(zhì)的量濃度d（填正確答案編號(hào)）．
a、大于0.5mol/L　　　　b、小于0.5mol/L　　　　 c、等于0.5mol/Ld、不確定
（3）在溫度為T₂時(shí)的恒定容器中，乙苯、CO₂的起始濃度分別為1.0mol/L和2.0mol/L，設(shè)反應(yīng)平衡后總壓強(qiáng)為P、起始?jí)簭?qiáng)為P₀，則反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)苯乙烯的濃度為$\frac{5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$，乙苯的轉(zhuǎn)化率為$\frac{2.5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$×100%（均用含P₀、P的表達(dá)式表示）．
（4）寫出由苯乙烯在一定條件下合成聚苯乙烯的化學(xué)方程式．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)△H=反應(yīng)物鍵能和-生成物鍵能和計(jì)算；
（2）①根據(jù)濃度熵規(guī)則計(jì)算Qc是否等于K來(lái)計(jì)算；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比（不同物質(zhì)），各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；
③將反應(yīng)改為恒壓絕熱條件下進(jìn)行，根據(jù)壓強(qiáng)和溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響來(lái)回答；
（3）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后，反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比來(lái)回答；
（4）苯乙烯中的碳碳雙鍵可以發(fā)生加聚反應(yīng)得到聚苯乙烯．

解答 解：（1）據(jù)化學(xué)方程式，反應(yīng)物和生成物中都有苯環(huán)，苯環(huán)的鍵能不必計(jì)算，有△H=反應(yīng)物鍵能和-生成物鍵能和=2×348KJ/mol+5×413KJ/mol+2×745KJ/mol-348KL/mol-615KJ/mol-3×413KJ/mol-1076KJ/mol-2×463KJ/mol=+158.8KJ/mol，
故答案為：+158.8KJ/mol；
（2）①反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻測(cè)得混合物中各組分的物質(zhì)的量均為1.0mol，即濃度都是0.5mol/L，此時(shí)Qc=$\frac{0．{5}^{3}}{0．{5}^{2}}$=0.5=K，所以達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，
故答案為：是；
②A、正、逆反應(yīng)速率的比值恒定，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率是相等的，所以達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，故A正確；
B、c（CO₂）與c（CO）的濃度是否相等，與反應(yīng)的起始量和轉(zhuǎn)化率有關(guān)，所以當(dāng)c（CO₂）=c（CO）時(shí)，不能說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C、反應(yīng)前后體積不變，質(zhì)量守恒，所以體系的密度始終不變，故不能用密度判斷平衡，故C錯(cuò)誤；
D、隨著反應(yīng)的進(jìn)行CO₂的體積分?jǐn)?shù)逐漸減小，當(dāng)CO₂的體積分?jǐn)?shù)保持不變，即是平衡狀態(tài)，故D正確．
故答案為：AD；
③該反應(yīng)為正向吸熱、氣體體積增大的反應(yīng)，若維持恒壓絕熱，則相當(dāng)于在原平衡基礎(chǔ)降溫同時(shí)增加容器容積，二者對(duì)乙苯的濃度影響不能判定，故答案為：d；
（3）已知信息，設(shè)乙苯的變化濃度是x，則 
               
      初始濃度：2.0         3.0         0          0        0
      變化濃度：x             x         x          x        x
      平衡濃度：2.0-x         3.0-x      x           x        x
則$\frac{2.0-x+3.0-x+3x}{5.0}$=$\frac{P}{{P}_{0}}$，解得x=$\frac{5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$，則反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)苯乙烯的濃度為$\frac{5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$，乙苯的轉(zhuǎn)化率為$\frac{5（P-{P}_{0}）}{2{P}_{0}}$×100%=$\frac{2.5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$×100%，
故答案為：$\frac{5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$；$\frac{2.5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$×100%；
（4）苯乙烯在一定條件下合成聚苯乙烯的化學(xué)方程式為：，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合性較大，涉及化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、濃度熵規(guī)則、化學(xué)平衡的計(jì)算等知識(shí)，注意知識(shí)的歸納和整理是關(guān)鍵，難度不大．