Question

【題目】苯乙烯是工業(yè)上是合成樹脂、離子交換樹脂及合成橡膠等的重要單體，工業(yè)上可用乙苯催化脫氫方法制備苯乙烯：(g)(g)+H2(g) △H=+QkJ·mol-1

請回答下列問題：

（1）已知乙苯（g）、苯乙烯（g）的燃燒熱分別為a kJ·mol-1、bkJ·mol-1,則氫氣的燃燒熱為________kJ·mol-1（用含有Q、b、c的表達(dá)式表示,其中Q、b、c均大于0）。

（2）673 K時(shí),在一恒容密閉容器中充入5 mol乙苯（g）,反應(yīng)達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1；若再充入amol的乙苯（g）,重新達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為2p1,則a________5。

（3）在實(shí)際生產(chǎn)中,在恒壓條件下常以高溫水蒸氣作為反應(yīng)體系的稀釋劑（水蒸氣不參加反應(yīng)）,此時(shí)乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率與水蒸氣的用量、壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如圖所示。

①加入水蒸氣稀釋劑能提高乙苯轉(zhuǎn)化率的原因是___________________________。

②用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,其中,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則900K時(shí)的平衡常數(shù)Kp=________。

③改變下列條件,能使乙苯的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率一定增大的是________（填標(biāo)號(hào)）。

A．恒容時(shí)加入稀釋劑水蒸氣 B．壓強(qiáng)不變下,溫度升至1500 K

C．在容積和溫度不變下充入Ar D．選用催化效果更好的催化劑

（4）已知苯乙烯可催化氧化生成苯乙醛：(g)+2O2→+ CO2+H2O,若把該反應(yīng)設(shè)計(jì)為酸性燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_________________，若該電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L的O2,則外電路中理論上應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________mol。

Answer 1

【答案】 (Q+a-b) > 保持總壓不變，充入水蒸氣，容器體積增大，各組分的濃度同倍數(shù)減小，利于反應(yīng)正向進(jìn)行，乙苯轉(zhuǎn)化率增大(或體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，加入稀釋劑，參與反應(yīng)的各物質(zhì)濃度同等程度減小，相當(dāng)于反應(yīng)體系減壓，故平衡向氣體物質(zhì)的量增大的方向移動(dòng)，乙苯轉(zhuǎn)化率增大) B -8e-+3H2O=+8H++CO2 2

【解析】（1）已知乙苯（g）、苯乙烯（g）的燃燒熱分別為a kJ·mol-1、bkJ·mol-1，則

①C6H5－C2H5(g)+21/2O2(g)→8CO2(g)+5H2O(l) △H=－a kJ·mol-1

②C6H5－C2H3(g)+10O2(g)→8CO2(g)+4H2O(l) △H=－b kJ·mol-1

又因?yàn)棰?/span>C6H5－C2H5(g)C6H5－C2H3(g)+H2(g) △H=+QkJ·mol-1

所以根據(jù)蓋斯定律可知①－②－③即可得到1/2O2(g)+H2(g)＝H2O(l) △H=－(Q+a－b) kJ·mol-1，因此氫氣的燃燒熱為(Q+a－b)kJ·mol-1。

（2）根據(jù)方程式可知正反應(yīng)是體積增大的可逆反應(yīng)，平衡后若再充入amol的乙苯（g）相當(dāng)于是增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，由于重新達(dá)到平衡后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為2p1，即氣體的物質(zhì)的量是原來的2倍，而逆反應(yīng)是體積減小的，所以a＞5。（3）①由于保持總壓不變，充入水蒸氣，容器體積增大，各組分的濃度同倍數(shù)減小，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，因此乙苯轉(zhuǎn)化率增大。②設(shè)乙苯的起始量是1mol，水蒸氣是8mol，則根據(jù)方程式和圖像可知

C6H5－C2H5(g)C6H5－C2H3(g)+H2(g)

起始量（mol） 1 0 0

轉(zhuǎn)化量（mol） 0.5 0.5 0.5

平衡量（mol） 0.5 0.5 0.5

則900K時(shí)的平衡常數(shù)Kp=；③A．恒容時(shí)加入稀釋劑水蒸氣，反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率均不變，A錯(cuò)誤；B．正反應(yīng)吸熱，壓強(qiáng)不變下，溫度升至1500 K反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率一定增大，B正確；C．在容積和溫度不變下充入Ar，反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率均不變，C錯(cuò)誤；D．選用催化效果更好的催化劑可以改變反應(yīng)速率，但不能改變平衡狀態(tài)，轉(zhuǎn)化率不變，D錯(cuò)誤，答案選B；（4）負(fù)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，則電池負(fù)極是苯乙烯失去電子，由于溶液顯酸性，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6H5－CH=CH2-8e-+3H2O＝C6H5－CHO+8H++CO2。若該電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L的O2，氧氣的物質(zhì)的量是0.5mol，所以外電路中理論上應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5mol×4＝2mol。