Question

【題目】苯乙�。� ）是重要的有機(jī)化工原料。工業(yè)上以乙苯（）為原料，采用催化脫氫的方法制取苯乙稀的化學(xué)方程式為：△H=124kJ·mol-1

（1）25℃、101 kPa 時(shí)，1 mol 可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。 已知：H2 和苯乙烯的燃燒熱 △H 分別為-290 kJ·mol -1 和-4400 kJ·mol-1，則乙苯的燃燒熱△H=_____kJ·mol-1。

（2）在體積不變的恒溫密閉容器中，發(fā)生乙苯催化脫氫的反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。 在 t1 時(shí)刻加入 H2，t2 時(shí)刻再次達(dá)到平衡。

①物質(zhì) X 為_____，判斷理由是_____；

②乙苯催化脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為_____（用含 a、b、c 的式子表示）。

（3）在體積為 2 L 的恒溫密閉容器中通入 2 mol 乙苯蒸氣，2 min 后達(dá)到平衡，測(cè)得氫氣的濃度是 0.5 mol·L-1，則乙苯蒸氣的反應(yīng)速率為_____；維持溫度和容器體積不變，向上述平衡中再通入 1.5 mol 氫氣和 1.5 mol 乙苯蒸氣，則 v 正______v 逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。

（4）實(shí)際生產(chǎn)時(shí)反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，且向乙苯蒸氣中摻入水蒸氣，利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算得到溫度和投料比(M)對(duì)乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示。[M=]

①比較圖中 A、B 兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小：KA_____KB(填“＞”、“＜”或“＝”)；

②圖中投料比 M1、M2、M3 的大小順序?yàn)?/span>_____。

Answer 1

【答案】-4566 乙苯 加入 H2 后平衡向左移動(dòng)，乙苯濃度逐漸增大 molL-1 0.25 mol·L-1·min-1 等于 ＜ M1＞M2＞M3

【解析】

(1)①(g)+10O2(g)=8CO2(g)+4H2O(l) △H1 =-4400 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)= H2O(l) △H2 =-290 kJ·mol-1

③△H3=124kJ·mol-1

①+②+③得到+O2(g)=8CO2(g)+5H2O(l)△H=△H1+△H2+△H3=-4566 kJ·mol-1。

(2)在t1時(shí)刻加入H2，氫氣的物質(zhì)的量濃度增大，且平衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致苯乙烯的濃度減小，然后氫氣的濃度減小，但苯乙烷的濃度比原來(lái)的大，結(jié)合圖可知X為乙苯，濃度為a，Y為氫氣，濃度為c，Z為苯乙烯，濃度為b，反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)等于平衡時(shí)生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物的濃度冪之積，K=molL-1；

(3)根據(jù)反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的濃度是 0.5 mol·L-1，則也為0.5 mol·L-1，為1mol·L-1-0.5 mol·L-1=0.5 mol·L-1，乙苯蒸汽的反應(yīng)速率為=0.25molL1min1，K==0.5，維持溫度和容器體積不變，向上述平衡中再通入1mol氫氣和1mol乙苯蒸汽，Qc==0.5=K，平衡不移動(dòng)，則v正等于v逆；

(4)①由上述計(jì)算可知，焓變?yōu)檎�，為吸熱反�?yīng)，溫度越高，K越大，B比A的溫度高，則KA＜KB；

②因體積增大、壓強(qiáng)減小，有利于平衡正向移動(dòng)，平衡轉(zhuǎn)化率增大，則相同溫度時(shí)M越大時(shí)平衡轉(zhuǎn)化率越大，即M1＞M2＞M3。