Question

(14分)苯乙烯(C₆H₅CH=CH₂)是合成橡胶和塑料的单体，用来生产丁苯橡胶、聚苯乙烯等。工业上以乙苯(C₆H₅CH₂CH₃)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯，反应方程式为：

C₆H₅CH₂CH₃(g) C₆H₅CH=CH₂(g)＋H₂(g)   H

（1）已知：H₂和CO的燃烧热(H)分别为-285.8 kJ．mol和-283.0 kJ．mol；

C₆H₅CH₂CH₃(g)＋CO₂ (g) C₆H₅CH=CH₂(g)＋CO(g)＋H₂O(l)  H=＋114.8 kJ·mol^－1

则制取苯乙烯反应的H为_________

（2）向密闭容器中加入1 mol乙苯，在恒温恒容条件下合成苯乙烯，达平衡时，反应的能量变化为QkJ。下列说法正确的是 _________。

A．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大

B．若继续加入1 mol乙苯，苯乙烯转化率增大

C．压缩体积，平衡逆向移动，反应物浓度增大，生成物浓度减小

D．相同条件下若起始加入1 mol苯乙烯和1 mol氢气，

达平衡时反应能量变化为(H-Q)kJ

（3）向2 L密闭容器中加入1 mol乙苯发生反应，达到平衡状态时，平衡体系组成(物质的量分数)与温度的关系如图所示。700时，乙苯的平衡转化率为_______，此温度下该反应的平衡常数为 ______；温度高于970时，苯乙烯的产率不再增加，其原因可能是_________。

（4）含苯乙烯的废水排放会对环境造成严重污染，可采用电解法去除废水中的苯乙烯，基本原理是在阳极材料MOx上生成自由基MOx(OH)，其进一步氧化有机物生成CO₂ ，该阳极的电极反应式为_________，若去除0.5 mol苯乙烯，两极共收集气体_________mol。

Answer

(14分)

（1）＋117.6 kJ·mol－1 （2）BD

（3）66.7% 0.67 有机物在温度过高时分解

（4）C6H5CH=CH2＋16H2O-40e－=8CO2 ＋40H＋ 14

【解析】

试题分析：（1）H2和CO的燃烧热分别为-285.8 kJ·mol－1和-283.0 kJ·mol－1，它们的热化学方程式为①H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) H=-285.8 kJ·mol－1， ②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) H=-283.0 kJ·mol－1

③C6H5CH2CH3(g)＋CO2 (g) C6H5CH=CH2(g)＋CO(g)＋H2O(l) H=＋114.8 kJ·mol－1，根据盖斯定律，制取苯乙烯反应的H为③-①＋②=＋114.8＋285.8-283.0=＋117.6 kJ·mol－1；

（2） A．升高温度，正逆反应速率都增大，A项错误；B．若继续加入1 mol乙苯，反应物只有一种，增加它的量相当于增大压强，平衡逆向移动，苯乙烯转化率增大，B项正确； C．压缩体积，平衡虽然逆向移动，但反应物、生成物浓度都增大，C项错误；D．根据等效平衡理论，相同条件下若起始加入1 mol苯乙烯和1 mol氢气，相当于起始加入1 mol乙苯，根据热化学方程式的含义，达平衡时反应能量变化为(H-Q)kJ，D项正确；选BD。

（3）根据图示，平衡时乙苯的物质的量分数为20%，设乙苯反应掉x mol

C6H5CH2CH3(g) C6H5CH=CH2(g)＋H2(g) H

起始量 0.5 0 0

变化量 x x x

平衡量 0.5-x x x

(0.5-x)/(0.5＋x)×100%=20% 解得x=1/3 mol/L

700 ℃时，乙苯的平衡转化率为(1/3)÷0.5×100%=66.7%，此温度下该反应的平衡常数=(1/3×1/3)÷(0.5-1/3) =0.67，有机物在温度过高时分解，所以温度高于970 ℃时，苯乙烯的产率不再增加。

（4）根据题给信息，阳极是苯乙烯失电子生成CO2 ，电极反应为C6H5CH=CH2＋16H2O-40e－=8CO2 ＋40H － ；

根据阳极C6H5CH=CH2＋16H2O-40e－=8CO2 ＋40H＋，阴极：40H＋＋40e－=20H2↑，0.5 mol苯乙烯参加反应，生成CO2 4 mol，生成氢气10 mol，一共14 mol，则两极共收集气体 14 mol。

考点：考查盖斯定律的应用，