Question

苯乙烯是重要的基礎有機化工原料．工業(yè)中以乙苯（C₆H₅-CH₂CH₃）為原料，采用催化脫氫的方法制取苯乙烯（C₆H₅-CH=CH₂）的反應方程式為：C₆H₅-CH₂CH₃（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）△H₁
（1）向體積為VL的密閉容器中充入a mol乙苯，反應達到平衡狀態(tài)時，平衡體系組成（物質的量分數(shù)）與溫度的關系如圖1所示：600℃時，由圖1可知：

①氫氣的物質的量分數(shù)為

 

．
②乙苯的平衡轉化率為

 

．
③計算此溫度下該反應的平衡常數(shù)

 

．
（2）分析上述平衡體系組成與溫度的關系圖可知：
①△H₁

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②當溫度高于970℃，苯乙烯的產(chǎn)率不再增加，其原因可能是

 

．
（3）已知某溫度下，當壓強為101.3kPa時，該反應中乙苯的平衡轉化率為30%；在相同溫度下，若反應體系中加入稀釋劑水蒸氣并保持體系總壓為101.3kPa，請在圖2中畫出．
乙苯的平衡轉化率與

n(水蒸氣)

n(乙苯)

的關系曲線[

n(水蒸氣)

n(乙苯)

=12時，乙苯的平衡轉化率基本保持不變]．
（4）已知：3C₂H₂（g）?C₆H₆（g）△H₂
C₆H₆（g）+C₂H₄（g）?C₆H₅-CH₂CH₃（g）△H₃
則反應3C₂H₂（g）+C₂H₄（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）的△H=

 

．

Answer 1

考點：產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡的影響因素,轉化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①利用三段式求出平衡時各組分的物質的量，然后應用

該物質的物質的量

平衡混合體系的總量

×100%解氫氣的物質的量分數(shù)；
②乙苯的平衡轉化率=

參加反應的量

起始的量

×100%；
③根據(jù)三行式求出平衡時各組的濃度，最后代入平衡常數(shù)表達式；
（2）①由圖可知溫度升高，氫氣平衡的物質量分數(shù)在增加，所以平衡正向移動，正反應為吸熱反應；
②溫度太高時乙苯分解為碳和氫氣；
（3）體系總壓強不變時，加入稀釋劑，參與反應的各物質濃度同等程度減小，相當于反應體系減壓，故平衡向氣體物質的量增大的方向移動，C₆H₅C₂H₅平衡轉化率增大；
（4）利用蓋斯定律結合已知熱化學方程式計算．

解答： 解：（1）①C₆H₅-CH₂CH₃（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）
起始量      a mol             0             0
變化量      x mol             x mol        x mol
平衡量   （a-x）mol           x mol        x mol
由圖1可知，600℃時乙苯的含量為50%，則：

a-x

a-x+x+x

×100%=50%，解得x=

1

3

a，
氫氣的物質的量分數(shù)為

x

a-x+x+x

×100%=25%，
故答案為：25%；
②乙苯的平衡轉化率為

x mol

amol

×100%=33.3%，故答案為：33.3%；
③C₆ H₅-CH₂ CH₃ （g）?C₆ H₅-CH=CH₂ （g）+H₂（g）
各物質的平衡濃度：c（C₆ H₅-CH₂ CH₃ ）=

2a

3V

mol?L^-1，c（C₆ H₅-CH=CH₂）=

a

3V

mol?L^-1，c（H₂）=

a

3V

mol?L^-1，
則K=

a 3V × a 3V

2a 3V

=

a

6V

，
故答案為：

a

6V

；
（2）①由圖可知溫度升高氫氣平衡的物質量分數(shù)在增加，平衡正向移動，正反應為吸熱反應，故答案為：＞；
②當溫度高于970℃時，由于溫度太高，剩余的乙苯分解為碳和氫氣，所以苯乙烯的產(chǎn)率不再增加；
故答案為：剩余的乙苯脫氫炭化；
（3）（3）體系總壓強不變時，加入稀釋劑，參與反應的各物質濃度同等程度減小，相當于反應體系減壓，故平衡向氣體物質的量增大的方向移動，C₆H₅C₂H₅平衡轉化率增大，起始時乙苯的平衡轉化率為30%，當

n(水蒸氣)

n(乙苯)

增大時，乙苯的轉化率增大，當[

n(水蒸氣)

n(乙苯)

=12時，乙苯的平衡轉化率基本保持不變，據(jù)此畫圖為：；
故答案為：；
（4）已知：①C₆H₅-CH₂CH₃（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）△H₁
②3C₂H₂（g）?C₆H₆（g）△H₂
③C₆H₆（g）+C₂H₄（g）?C₆H₅-CH₂CH₃（g）△H₃
由蓋斯定律可知，①式+②式+③式得：3C₂H₂（g）+C₂H₄（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=△H₁+△H₂+△H₃，
故答案為：△H₁+△H₂+△H₃．

點評：本題考蓋斯定律的應用、化學平衡常數(shù)的計算、以及三行式來求反應的轉化率等，題目計算量較大，涉及的知識點較多，難度中等，注意對圖象的分析利用是解題的關鍵．