Question

苯乙稀（ ）是重要的有机化工原料。工业上以乙苯（）为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙稀的化学方程式为：△H=124kJ·mol^-1

（1）25℃、101 kPa 时，1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。 已知：H₂ 和苯乙烯的燃烧热 △H 分别为-290 kJ·mol ^-1 和-4400 kJ·mol^-1，则乙苯的燃烧热△H=_____kJ·mol^-1。

（2）在体积不变的恒温密闭容器中，发生乙苯催化脱氢的反应，反应过程中各物质浓度随时间变化的关系如图所示。 在 t₁ 时刻加入 H₂，t₂ 时刻再次达到平衡。

①物质 X 为_____，判断理由是_____；

②乙苯催化脱氢反应的化学平衡常数为_____（用含 a、b、c 的式子表示）。

（3）在体积为 2 L 的恒温密闭容器中通入 2 mol 乙苯蒸气，2 min 后达到平衡，测得氢气的浓度是 0.5 mol·L^-1，则乙苯蒸气的反应速率为_____；维持温度和容器体积不变，向上述平衡中再通入 1.5 mol 氢气和 1.5 mol 乙苯蒸气，则 v 正______v 逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。

（4）实际生产时反应在常压下进行，且向乙苯蒸气中掺入水蒸气，利用热力学数据计算得到温度和投料比(M)对乙苯的平衡转化率的影响如图所示。[M=]

①比较图中 A、B 两点对应的平衡常数大小：K_A_____K_B(填“＞”、“＜”或“＝”)；

②图中投料比 M₁、M₂、M₃ 的大小顺序为_____。

Answer

-4566 乙苯 加入 H2 后平衡向左移动，乙苯浓度逐渐增大 mol∙L-1 0.25 mol·L-1·min-1 等于 ＜ M1＞M2＞M3

【解析】

(1)①(g)+10O2(g)=8CO2(g)+4H2O(l) △H1 =-4400 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)= H2O(l) △H2 =-290 kJ·mol-1

③△H3=124kJ·mol-1

①+②+③得到+O2(g)=8CO2(g)+5H2O(l)△H=△H1+△H2+△H3=-4566 kJ·mol-1。

(2)在t1时刻加入H2，氢气的物质的量浓度增大，且平衡逆向移动，导致苯乙烯的浓度减小，然后氢气的浓度减小，但苯乙烷的浓度比原来的大，结合图可知X为乙苯，浓度为a，Y为氢气，浓度为c，Z为苯乙烯，浓度为b，反应化学平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积，K=mol∙L-1；

(3)根据反应，达到平衡时，氢气的浓度是 0.5 mol·L-1，则也为0.5 mol·L-1，为1mol·L-1-0.5 mol·L-1=0.5 mol·L-1，乙苯蒸汽的反应速率为=0.25mol⋅L−1∙min−1，K==0.5，维持温度和容器体积不变，向上述平衡中再通入1mol氢气和1mol乙苯蒸汽，Qc==0.5=K，平衡不移动，则v正等于v逆；

(4)①由上述计算可知，焓变为正，为吸热反应，温度越高，K越大，B比A的温度高，则KA＜KB；

②因体积增大、压强减小，有利于平衡正向移动，平衡转化率增大，则相同温度时M越大时平衡转化率越大，即M1＞M2＞M3。