Question

乙烯、苯乙烯均是重要的化工原料。

工业上可用乙苯催化脱氢方法制备苯乙烯

①已知部分化学键的键能如下：

化学键	C-H	C-C		H-H
键能/(kJ/mol)	412	348	612	436

则+H₂(g)的________kJ/mol。

②实际生产中常在恒压条件下掺入高温水蒸气作为反应体系的稀释剂水蒸气不参加反应。在一定压强、900 K的条件下，乙苯的平衡转化率随着的增大而________填“增大”“减小”或“不变”。随着反应的进行，少量积碳会使催化剂活性减弱，水蒸气还有利于恢复催化剂活性，原因是____________用化学方程式表示。

苯乙烯可由乙苯和催化脱氢制得。其反应历程如下：

乙苯平衡转化率与的关系如图所示，当P(CO₂)< 15 kPa时，乙苯平衡转化率随着增大而增大，其原因是__________，当P(CO₂)> 15 kPa时，乙苯平衡转化率随着增大反而减小，其原因是____________。

研究表明金属次卟啉二甲酯能够顺利地选择性催化氧化苯乙烯生成苯甲醛，以该反应原理设计成酸性燃料电池，则电池负极的电极反应式为 ________。若该电池消耗标准状况下22.4L的，则外电路中理论上转移电子的物质的量为________。

(4)上海交通大学仇毅翔等研究了不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如下图所示：

 

则____________，催化乙烯加氢效果较好的催化剂是________(选填“”或“”)。

Answer

+124 增大 C＋H2O(g)CO＋H2 随着压强增大，反应物浓度增大，促进平衡向右移动 过多的会造成催化剂表面乙苯的吸附下降 -8e-+3H2O=+8 H++CO2 4mol −129.6 AuPF3＋

【解析】

(1)①反应热＝反应物总键能−生成物总能键能，由有机物的结构可知，应是−CH2CH3中总键能与−CH＝CH2、H2总键能之差；

②恒压下，加入水蒸气稀释剂，相当于增大容器体积；高温下，水蒸气可与碳反应；

(2)由反应历程可知乙苯与二氧化碳在催化条件下反应生成苯乙烯和一氧化碳，增大二氧化碳浓度，有利于平衡正向移动，但二氧化碳浓度过大，减少催化剂对乙苯的吸附；

(3)负极发生氧化反应，苯乙烯被氧化生成苯甲醛；若该电池消耗标准状况下22.4L的O2，即1mol氧气，反应中O元素化合价由0价降低为−2价，则转移4mol电子。

(4)由反应物、生成物的总能量比较确定焓变，由图可知AuPF3＋对应的活化能小。

(1)①反应热＝反应物总键能−生成物总能键能，由有机物的结构可知，应是−CH2CH3中总键能与−CH＝CH2、H2总键能之差，故△H＝(5×412＋348−3×412−612−436)kJ•mol−1＝＋124kJ•mol−1，故答案为：＋124；

②恒压下，加入水蒸气稀释剂，相当于增大容器体积，则使平衡正向移动，增大转化率；高温下，水蒸气可与碳反应增大，可减少积碳，有利于反应进行，发生C＋H2O(g)CO＋H2，故答案为：增大；C＋H2O(g)CO＋H2；

(2)由反应历程可知乙苯与二氧化碳在催化条件下反应生成苯乙烯和一氧化碳，增大二氧化碳浓度，有利于平衡正向移动，但二氧化碳浓度过大，会造成催化剂表面乙苯的吸附下降，故答案为：随着CO2压强增大，反应物浓度增大，促进平衡向右移动；过多的CO2会造成催化剂表面乙苯的吸附下降；

(3)负极发生氧化反应，苯乙烯被氧化生成苯甲醛，电极方程式为-8e-+3H2O=+8H++CO2；若该电池消耗标准状况下22.4L的O2，即1mol氧气，反应中O元素化合价由0价降低为−2价，则转移4mol电子，故答案为：-8e-+3H2O=+8H++CO2；4 mol；

(4)由反应物、生成物的总能量可知a＝−129.6kJ/mol−0＝−129.6kJ/mol，由图可知AuPF3＋对应的活化能小，则催化效果好，故答案为：−129.6；AuPF3＋。