Question

【題目】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：

（g）（g）+H2（g） △H

(1)已知：

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

計(jì)算上述反應(yīng)的△H＝________ kJ·mol－1。

(2)500℃時(shí)，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________（填“增大” “減小”或“不變”）。

(3)工業(yè)上，通常在乙苯（EB）蒸氣中摻混N2（原料氣中乙苯和N2的物質(zhì)的量之比為1︰10，N2不參與反應(yīng)），控制反應(yīng)溫度600℃，并保持體系總壓為0.1Mpa不變的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性（指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）示意圖如下：

①A，B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正反應(yīng)速率較大的是________。

②摻入N2能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說明該事實(shí)___________________________。

③用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算600℃時(shí)的平衡常數(shù)Kp=________。（保留兩位有效數(shù)字，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）

④控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是___________________________。

Answer 1

【答案】+124 ＜ 減小 B 正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加，加入氮?dú)庀♂�，相�?dāng)于起減壓的效果 0.019MPa 600℃時(shí)，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過低，反應(yīng)速率慢，轉(zhuǎn)化率低；溫度過高，選擇性下降。高溫還可能使催化劑失活，且能耗大

【解析】

(1)焓變=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，由有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可知，應(yīng)是-CH2CH3中總鍵能與-CH=CH2、H2總鍵能之差，故△H=(5×412+348-3×412-612-436)kJmol-1=+124kJmol-1；

(2)該反應(yīng)為氣體增多的反應(yīng)；假設(shè)a=b，且在充入b mol乙苯時(shí)將容器體積擴(kuò)大為原來的2倍，則此時(shí)達(dá)到等效平衡，壓強(qiáng)依然為P，實(shí)際情況時(shí)容器體積不變，則需將容器體積壓縮至和原平衡相同，假設(shè)此過程中平衡不移動(dòng)，則壓縮后壓強(qiáng)為2P，但實(shí)際情況是壓縮體積時(shí)平衡會(huì)逆向移動(dòng)，壓強(qiáng)減小，即平衡后壓強(qiáng)小于2P，若想要壓強(qiáng)達(dá)到2P，則需要充入更多的乙苯，所以a＜b；恒容充入乙苯，體系壓強(qiáng)增大，平衡會(huì)在等效平衡的基礎(chǔ)上左移，導(dǎo)致乙苯的轉(zhuǎn)化率減�。�

(3)①A點(diǎn)和B點(diǎn)溫度相同，容器恒壓，則充入氮?dú)夂笕萜黧w積變大，氣體濃度減小，濃度越小反應(yīng)速率越小，所以B點(diǎn)正反應(yīng)速率較大；

②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，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，利于反應(yīng)正向進(jìn)行，乙苯轉(zhuǎn)化率增大；

③600℃時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率為40%，不妨設(shè)設(shè)初始投料為1mol乙苯，則轉(zhuǎn)化乙苯0.4mol，剩余0.6mol，根據(jù)方程式(g)(g)+H2(g)可知，生成苯乙烯0.4mol，氫氣0.4mol，壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，總壓強(qiáng)為0.1MPa，則p(乙苯)=，p(苯乙烯)=p(H2)=，則平衡常數(shù)Kp==0.019MPa；

④由于600℃時(shí)，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過低，反應(yīng)速率慢，轉(zhuǎn)化率低；溫度過高，選擇性下降，過高溫度還可能使催化劑失活，且能耗大，所以控制反應(yīng)溫度為600℃。