Question

【題目】乙苯()是重要的化工原料，工業(yè)上利用乙苯可以制備苯乙烯和β-氯苯乙烷:

乙苯脫氫制苯乙烯:

△H1=akJ/mol

乙苯氯化制β-氯苯乙烷:

△H2=bkJ/mol

回答下列問(wèn)題:

(1)利用下表提供的數(shù)據(jù)計(jì)算a=_____。乙苯脫氫制苯乙烯的反應(yīng)在_____(填“高溫”或“低溫”)有利于其自發(fā)進(jìn)行。

化學(xué)鍵	C-H	C-C	H-H	C=C
鍵能/kJ/mol	412	348	436	612

(2)已知

+HCl(g) △H=-54kJ/mol

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-185kJ/mol 則b=______________。

(3)T℃，將nmol乙苯加入到體積為V L的恒容容器中，發(fā)生脫氫反應(yīng)，容器內(nèi)壓強(qiáng)隨時(shí)間變化如下表所示:

時(shí)間/min	0	10	20	30	40
壓強(qiáng)/×100 kPa	1.0	1.2	1.3	1.4	1.4

平衡時(shí)容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量為______，乙苯的轉(zhuǎn)化率為______%。

(4)工業(yè)由乙苯脫氫制苯乙烯實(shí)際上是在恒壓密閉容器中進(jìn)行的。將m mol乙苯通入某恒壓密閉容器中(反應(yīng)過(guò)程中維持壓強(qiáng)為p),乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如右圖所示:

①在a點(diǎn)所示的條件下，向該容器中通入25L水蒸氣，則乙苯的轉(zhuǎn)化率______(填“變大”“變小”或不變)，生成苯乙烯的速率________(填“變大”“變小”或不變)。

②b點(diǎn)氣體總體積______(填“<”“>”或“=”)c 點(diǎn)氣體總體積。

③c點(diǎn)平衡常數(shù)Kp=_______(用平衡分壓代替平衡濃度，平衡分壓=物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×總壓)。

Answer 1

【答案】 +124 高溫 -115 1.4nmol 40 變大 變小 <

【解析】(1)根據(jù)方程式，變化的化學(xué)鍵有斷開(kāi)了2個(gè)C-H鍵，C-C變成了C=C，形成了1個(gè)H-H，根據(jù)下表數(shù)據(jù)，△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=2×412+348-436-612=+124 kJ/mol；乙苯脫氫制苯乙烯的反應(yīng)中△H＞0，△S＞0，根據(jù)△G=△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，因此該反應(yīng)在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行，故答案為：+124；高溫；

(2)已知①+HCl(g)△H=-54kJ/mol，②H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-185kJ/mol，③ △H1=+124kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，將①+②+③得△H2=（-54kJ/mol）+（-185kJ/mol）+（+124kJ/mol）=-115kJ/mol，故答案為：-115；

（3）設(shè)反應(yīng)的乙苯的物質(zhì)的量為x，

起始（mol） n 0 0

反應(yīng)（mol） x x x

平衡（mol） n-x x x

根據(jù)壓強(qiáng)之比=物質(zhì)的量之比， =1.4，解得x=0.4n，平衡時(shí)容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量為1.4nmol，乙苯的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%，故答案為：1.4nmol；40；

（4）①在a點(diǎn)所示的條件下，向該容器中通入25L水蒸氣，容器的體積增大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，，平衡正向移動(dòng)，乙苯的轉(zhuǎn)化率變大；減小壓強(qiáng)，生成苯乙烯的速率變小，故答案為：變大； 變小；

②根據(jù)，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)后氣體的總體積越大，b點(diǎn)氣體總體積＜c點(diǎn)氣體總體積，故答案為：＜；

③

起始（mol） m 0 0

反應(yīng)（mol） 0.6m 0.6m 0.6m

平衡（mol） 0.4m 0.6m 0.6m

平衡分壓 p p p

c點(diǎn)平衡常數(shù)Kp==p，故答案為： p。