Question

苯乙烯是現(xiàn)代石油化工產(chǎn)品中最重要的單體之一．在工業(yè)上，苯乙烯可由乙苯和CO₂催化脫氫制得．總反應(yīng)原理如下：+CO₂（g）?+CO（g）+H₂O（g）△H
回答下列問(wèn)題：
（1）乙苯在CO₂氣氛中的反應(yīng)可分兩步進(jìn)行：
?+H₂（g）△H₁=+117.6kJ/mol
H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=+41.2kJ/mol
由乙苯制取苯乙烯反應(yīng)的△H=

 

．
（2）在溫度為T₁時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)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)得混合物中各組分的物質(zhì)的量均為1.0mol．
①該時(shí)刻化學(xué)反應(yīng)

 

（填“是”或“不是”）處于平衡狀態(tài)；
②下列敘述能說(shuō)明乙苯與CO₂在該條件下反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（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

 

（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)的恒容器中，乙苯、CO₂的起始濃度分別為2.0mol/L和3.0mol/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

 

，乙苯的轉(zhuǎn)化率為

 

（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

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律結(jié)合熱化學(xué)方程式分析；
（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）方程A+方程B得到：，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：△H=△H₁+△H₂=+117.6kJ/mol+41.2kJ/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=

0．53

0．52

=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．
故選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

2.0-x+3.0-x+3x

5.0

=

P

P0

，解得x=

5(P-P0)

P0

，則反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)苯乙烯的濃度為

5(P-P0)

P0

，乙苯的轉(zhuǎn)化率為

5(P-P0)

2P0

×100%=

2.5(P-P0)

P0

×100%，
故答案為：

5(P-P0)

P0

；

5(P-P0)

2P0

×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．