Question

【題目】苯是一種重要的化工原料，可利用苯合成許多有機(jī)物。工業(yè)上以苯為原料合成環(huán)己烷，方法主要是H2還原法：用苯和氫氣在高溫下發(fā)生加成反應(yīng)，合成環(huán)己烷，如圖所示。

（1）在T℃、2L的密閉容器中反應(yīng)5min時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H23360mL，用苯表示該反應(yīng)速率為____________________。

（2）為了提高該反應(yīng)中苯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度與壓強(qiáng)外，還可以采取的措施是____________________。

（3）工業(yè)上可用乙炔合成苯：3CHCH(g)=C6H6(l) △H =-636kJ/mol，已知C2H2(g)的燃燒熱為△H =-1300kJ/mol，請(qǐng)寫出C6H6(l)燃燒熱的熱化學(xué)方程式：_______________________________ 。

上述反應(yīng)若保持溫度不變，在不同的壓強(qiáng)下達(dá)到平衡，各成分的物質(zhì)的量如下表所示：

		起始（mol)			達(dá)平衡（mol)
裝置編號(hào)	總壓	C6H6(g)	H2(g)	C6H12(g)	C6H6(g)	H2(g)	C6H12(g)
①	10MPa	1	2.8	0
②	20MPa	1	2.8	0

（4）下列事實(shí)能夠說(shuō)明裝置①中反應(yīng)達(dá)平衡的是___________________（填序號(hào)）。

a.氣體總壓強(qiáng)保持不變

b.單位時(shí)間內(nèi)，每消耗0.15molH2，同時(shí)消耗0.05mol環(huán)己烷蒸汽

c.苯蒸氣的質(zhì)量保持不變

d.氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

（5）達(dá)平衡時(shí)，H:2的物質(zhì)的量①_____②（填“>”“<”或“=”），理由是___________________。

（6） 環(huán)己烷燃燒可放出大量的熱，所以工業(yè)上可用環(huán)己烷作高效燃料電池，請(qǐng)寫出環(huán)己烷（C6H12）堿性燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：_____________________________________________。

（7）列式計(jì)算裝置①中反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=______________________（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

Answer 1

【答案】 0.005mol/(L·min) 增大H2的濃度（或液化抽離環(huán)己烷） C6H6⑴+O2(g) =6CO2(g)+3H2O⑴ ΔH=-3264kJ/mol bcd > 該反應(yīng)正反應(yīng)方向是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量減小 C6H12-36e-+48OH-=6CO32-+30H2O =0.012

【解析】（1）氫氣的物質(zhì)的量是3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol，因此消耗苯是0.05mol，濃度是0.025mol/L，則用苯表示該反應(yīng)速率為0.025mol/L÷5min＝0.005mol/(L·min)；（2）正反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)，為了提高該反應(yīng)中苯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度與壓強(qiáng)外，還可以采取的措施是增大H2的濃度（或液化抽離環(huán)己烷）。（3）已知C2H2(g)的燃燒熱為△H =-1300kJ/mol，則①C2H2(g)+5/2O2(g)→2CO2(g)+H2O(l) △H =-1300kJ/mol，又因?yàn)棰?/span>3CHCH(g)→C6H6(l) △H =-636kJ/mol，則根據(jù)蓋斯定律可知①×3－②即得到C6H6(l)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為C6H6⑴+O2(g) =6CO2(g)+3H2O⑴ ΔH=-3264kJ/mol。（4）a.由于在恒壓下進(jìn)行，則氣體總壓強(qiáng)保持不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；b.單位時(shí)間內(nèi)，每消耗0.15molH2，同時(shí)消耗0.05mol環(huán)己烷蒸汽說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，b正確；c.苯蒸氣的質(zhì)量保持不變說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，c正確；d.氣體質(zhì)量不變，但混合氣體的物質(zhì)的量減小，所以氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，d正確；答案選bcd；（5）由于該反應(yīng)正反應(yīng)方向是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量減小，所以達(dá)平衡時(shí)，H2的物質(zhì)的量①＞②。(6)環(huán)己烷在負(fù)極通入，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，由于電解質(zhì)溶液顯堿性，則負(fù)極反應(yīng)式為C6H12-36e-+48OH-=6CO32-+30H2O。（7）根據(jù)方程式可知

C6H6(g)+3H2(g)→C6H12(g)

起始量（mol） 1 2.8 0

轉(zhuǎn)化量（mol） 0.6 1.8 0.6

平衡量（mol） 0.4 1 0.6

則裝置①中反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp==0.012。