Question

乙苯是一种用途广泛的有机原料，可制备多种化工产品。

（一）制备苯乙烯（原理如反应I所示）：

（1）部分化学键的键能如下表所示：

根据反应I的能量变化，计算x= ____。

（2）工业上，在恒压设备中进行反应I时，常在乙苯蒸气中通入一定量的水蒸气。用化学平衡理论解释通入水蒸气的原因为____  。

（3）从体系自由能变化的角度分析，反应I在____（填“高温”或“低温”）下有利于其自发进行。

（二）制备α-氯乙基苯（原理如反应II所示）：

（4）T℃时，向10 L恒容密闭容器中充人2mol乙苯(g)和2 mol Cl₂(g)发生反应Ⅱ，5 min时达到平衡，乙苯和Cl₂、α-氯乙基苯和HCl的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图l所示：

①0—5 min内，以HCl表示的该反应速率v(HCl)=_____________。

②T℃时，该反应的平衡常数K=_____________。

③6 min时，改变的外界条件为_____________。

④10 min时，保持其他条件不变，再向容器中充人1moI乙苯、1 mol Cl₂、1 mol α-氯乙基苯和l mol HCl，12 min时达到新平衡。在图2中画出10-12 min，Cl₂和HCl的浓度变化曲线（曲线上标明Cl₂和HC1）；0—5 min和0—12 min时间段，Cl₂的转化率分别用α₁、α₂表示，则α_l    α₂(填“>”、“<”或“=”)。

Answer

（1）612

（2）该反应正向为气体分子数增大的反应，入水蒸气需增大容器容积，减小体系压强，平衡正向移动，增大反应物的转化率。

（3）高温

（4）①0.032 mol·L－1·min－1；②16；③升高温度

④；＜

【解析】

试题分析：（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，设C=C键能为X，则△H=（5×412+348-3×412-X-436）kJ•mol-1=124kJ•mol-1，解得X=612KJ/mol。

故答案为：612KJ/mol；

（2）正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动，提高乙苯的平衡转化率。

故答案为：正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动，提高乙苯的平衡转化率；

（3）当△G=△H-T△S＜0反应自发进行，该反应△H＞0；属于分解反应，△S＞0，所以在高温条件下有利于其自发进行。

故答案为：高温；

（4）①T℃时，向10L恒容密闭容器中充人2mol乙苯(g)和2mol Cl2(g)，c(乙苯)=0.2mol/L，

c(Cl2)=0.2mol/L，5 min达到平衡时，c(Cl2)=0.04mol/L，△c(Cl2)=0.16mol/L，

所以v(Cl2)= △c/△t=0.16mol/L÷5min=0.032mol·L－1·min－1。

故答案为：0.032mol·L－1·min－1；

②T℃时，根据以上分析、结合反应方程式可知，达到平衡时c(Cl2)=c(Cl2)=0.04mol/L，c(HCl)=c(α-氯乙基苯)=1.6mol/L。所以，该反应的平衡常数K===16。

③从图像可知，6 min时，改变外界条件后，平衡向正反应方向移动，所以改变的外界条件为升高温度。

故答案为：升高温度；

④根据方程式可知，该反应前后气体分子数不变，所以10min时，保持其他条件不变，再向容器中充人1moI乙苯、1 mol Cl2、1 mol α-氯乙基苯和l molHCl，12min时达到新平衡与原平衡是等效平衡，各物质的浓度与5min时相同。因此，10-12 min，Cl2和HCl的浓度变化曲线为：

。

0—5 min和0—12 min时间段，Cl2的转化率分别用α1、α2表示，则α1＜α2。

故答案为：；＜。