Question

8．工業(yè)上采用乙苯與CO₂脫氫生產(chǎn)重要化工原料苯乙烯的反應(yīng)：
+CO₂（g）?+CO（g）+H₂O（l）△H

其中乙苯在CO₂氣氛中的反應(yīng)可分兩步進(jìn)行：
A．?+H₂（g）△H₁=-125kJ/mol

B．H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（l）△H₂=-85kJ/mol
（1）上述乙苯與CO₂反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-210KJ/mol．
（2）下列敘述不能說明乙苯與CO₂反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是bc．
a．恒溫恒壓時(shí)氣體密度不變               b．C（CO₂）=C（CO）
c．消耗1molCO₂同時(shí)生成 1molH₂O          d．CO₂的體積分?jǐn)?shù)保持不變
（3）在3L密閉容器內(nèi)，乙苯與CO₂發(fā)生反應(yīng)．在三種不同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙苯、CO₂的起始濃度均分別為1mol/L和3mol/L，其中實(shí)驗(yàn)I在T₁．C、P₁ Pa下，而實(shí)驗(yàn)II、III分別改變了某一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件（假設(shè)均不影響物質(zhì)的狀態(tài)），乙苯的濃度隨時(shí)間的變化如圖1所示．

①實(shí)驗(yàn)I乙苯在0-50min時(shí)的反應(yīng)速率為0.012mol/（L•min）．
②實(shí)驗(yàn)Ⅱ可能改變條件的是加入催化劑．
③圖2是實(shí)驗(yàn)I中苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時(shí)間t的變化曲線，請(qǐng)?jiān)趫D2中補(bǔ)畫實(shí)驗(yàn)Ⅲ中苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時(shí)間t的變化曲線．
（4）實(shí)驗(yàn)I達(dá)到平衡后，在該溫度下，向該容器中再通入乙苯和CO₂各1mol，重新達(dá)到平衡時(shí)，乙苯的轉(zhuǎn)化率將減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”），此時(shí)平衡常數(shù)為0.375．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律將方程A+方程B得到熱化學(xué)方程式；
（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）①根據(jù)圖I中乙苯的濃度變化，求出反應(yīng)速率；
②根據(jù)圖I中實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變條件平衡不移動(dòng)，反應(yīng)速率增大；
③實(shí)驗(yàn)Ⅲ中改變條件，由圖I可知乙苯的濃度增大，平衡逆移，所以苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時(shí)間t增大而減�。�
（4）平衡由于溫度沒變K值不變，用原平衡I計(jì)算：K=$\frac{0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.375．

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=-125-85=-210KJ/mol，
故答案為：-210KJ/mol；
（2）a．反應(yīng)前后體積不等不變，如密度不變，說明體積不變，可說明達(dá)到平衡狀態(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)，不能說明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．消耗1molCO₂為正速率，同時(shí)生成1molH₂O也是正速率，都是正速率，二者始終相等，不能說明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，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；
所以不能說明已達(dá)到平衡狀態(tài)的是bc，
故答案為：b c；
（3）①根據(jù)圖I中可知，0-50min時(shí)乙苯的濃度變化為1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，則其反應(yīng)速率為$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.6mol/L}{50min}$=0.012mol/（L•min）；
故答案為：0.012mol/（L•min）；
②根據(jù)圖I中實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變條件平衡不移動(dòng)，而反應(yīng)速率增大，所以改變的條件是加催化劑，故答案為：加入催化劑；
③實(shí)驗(yàn)Ⅲ中改變條件，由圖I可知乙苯的濃度增大，平衡向著逆向移動(dòng)，所以苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時(shí)間t增大而減小，則實(shí)驗(yàn)Ⅲ中苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時(shí)間t的變化曲線為，故答案為：；
（4）再通入CO₂和乙苯各1mol，相當(dāng)于減少二氧化碳的量，平衡逆向移動(dòng)，重新達(dá)到平衡時(shí)，乙苯的轉(zhuǎn)化率將減少；平衡由于溫度沒變K值不變，用原平衡I計(jì)算：K=$\frac{0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.375，
故答案為：減小； 0.375．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算等知識(shí)，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡及其影響因素，明確化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率的概念及計(jì)算方法；（4）中平衡常數(shù)的計(jì)算依據(jù)圖I中的實(shí)驗(yàn)1分析計(jì)算．