Question

苯乙烯是重要的基礎有機原料．工業(yè)中用乙苯（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）與溫度的關系如圖所示：
由圖可知：在600℃時，平衡體系中苯乙烯的物質的量分數為25%，則：
①氫氣的物質的量分數為

 

；乙苯的物質的量分數為

 

；
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（請寫出計算過程）．
（2）分析上述平衡體系組成與溫度的關系圖可知：△H₁

 

0（填“＞、=或＜”）．
（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，則乙苯的平衡轉化率

 

30%（填“＞、=、＜”）．
（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：化學平衡的計算,熱化學方程式,化學平衡常數的含義

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）用三行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%解相關問題；仍然根據三行式求出平衡時各組的濃度，最后代入平衡常數表達式；
（2）由圖可知溫度升高，氫氣平衡的物質量分數在增加，所以平衡正向移動，正反應為吸熱反應；
（3）根據平衡移動原理，若反應體系中加入稀釋劑，向計量數增加的方向移動；
（4）用蓋斯定律解題．

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
由題可知：

x

a-x+2x

×100%=25%，則x=

1

3

a，
即：a-x=2x，因為平衡體系中苯乙烯的物質的量分數為25%，則氫氣的物質的量分數為25%，乙苯的物質的量分數為50%，
故答案為：25%；50%； 
 ②乙苯的平衡轉化率為

x mol

amol

×100%=33%，故答案為：33%；  
③C₆ H₅-CH₂ CH₃ （g）?C₆ H₅-CH=CH₂ （g）+H₂（g）
起始濃度/（ mol?L^-1）：

a

V

        0           0
變化濃度/（ mol?L^-1）：

a

3V

      

a

3V

         

a

3V

平衡濃度/（ mol?L^-1）：

2a

3V

       

a

3V

       

a

3V

K=

a 3V × a 3V

2a 3V

=

a

6V

，
故答案為：

a

6V

；          
（2）由圖可知溫度升高氫氣平衡的物質量分數在增加，平衡正向移動，正反應為吸熱反應，故答案為：＞；
（3）在相同溫度下，若反應體系中加入稀釋劑，根據平衡移動原理，向計量數增加的方向移動，即正向移動，轉化率增加，故答案為：＞；
（4）由蓋斯定律可知，目標反應可由①式+②式+③式得，所以反應熱為△H₁+△H₂+△H₃，故答案為△H₁+△H₂+△H₃．

點評：本題考蓋斯定律的應用，化學平衡常數的計算，以及三行式來求反應的轉化率，難度中等．