Question

【題目】乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯的反應(yīng)：

（1）一定溫度下，將amol乙苯加入體積為VL的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)的數(shù)據(jù)如下表．

時(shí)間/min	0	10	20	30	40
總壓強(qiáng)/1000kPa	1.0	1.2	1.3	1.4	1.4

①平衡時(shí)，容器中氣體物質(zhì)的量總和為 mol，乙苯的轉(zhuǎn)化率為
②列式計(jì)算此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K
（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析減小壓強(qiáng)對該反應(yīng)的影響
（3）實(shí)際生產(chǎn)的反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，且向乙苯蒸氣中摻入水蒸氣，利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算得到溫度和投料比對乙苯轉(zhuǎn)化率的影響可用圖表示．[M=n（H2O）/n（乙苯]

比較圖中A，B兩點(diǎn)對應(yīng)平衡常數(shù)大�。篕AKB
②圖中投料比（M1、M2、M3）的大小順序?yàn)?/span>
③隨著反應(yīng)的進(jìn)行，催化劑上的少量積炭使其活性減弱，水蒸氣有助于恢復(fù)催化劑的活性，原因是（用化學(xué)方程式表示）

Answer 1

【答案】
（1）1.4a；40%；
（2）該反應(yīng)分子數(shù)增加，減小壓強(qiáng)使平衡右移，乙苯轉(zhuǎn)化率增大，苯乙烯產(chǎn)率增加，減小壓強(qiáng)使乙苯濃度減小，反應(yīng)速率減小
（3）＜；M1＞M2＞M3；C+H2O CO+H2
【解析】解：（1）①容器容積固定，則容器內(nèi)壓強(qiáng)與氣體的總物質(zhì)的量成正比，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，達(dá)到平衡時(shí)壓強(qiáng)為反應(yīng)前的1.4倍，則平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為：amol×1.4=1.4amol；
平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量增大：1.4amol﹣amol=0.4amol，設(shè)有x mol 乙苯發(fā)生轉(zhuǎn)化，

		+	H2	△n
1		1	1	1
xmol				0.4amol

則：x= =0.4amol，
所以乙苯的轉(zhuǎn)化率為： ×100%=40%，
所以答案是：1.4a；40%；
②發(fā)生反應(yīng)為

			+	H2
反應(yīng)前（mol）	a		0	0
轉(zhuǎn)化（mol）	0.4a		0.4a	0.4a
平衡時(shí)（mol）	0.6a		0.4a	0.4a

則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K= = ，
所以答案是： ；（2）根據(jù)反應(yīng)方程式可知，該反應(yīng)中氣體的分子數(shù)增加，則減小壓強(qiáng)后平衡右移，乙苯轉(zhuǎn)化率增大，苯乙烯產(chǎn)率增加；減小壓強(qiáng)后使乙苯濃度減小，則反應(yīng)速率減小，
所以答案是：該反應(yīng)分子數(shù)增加，減小壓強(qiáng)使平衡右移，乙苯轉(zhuǎn)化率增大，苯乙烯產(chǎn)率增加，減小壓強(qiáng)使乙苯濃度減小，反應(yīng)速率減小；（3）①圖象分析可知，隨溫度升高，乙苯轉(zhuǎn)化率增大，說明升溫平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，AB兩點(diǎn)B點(diǎn)溫度高，平衡正向進(jìn)行程度大，平衡常數(shù)B點(diǎn)大，KA＜KB ，
所以答案是：＜；②乙苯量越多，投料比越小，乙苯轉(zhuǎn)化率越小，據(jù)此分析判斷M的值，M1＞M2＞M3 ，
所以答案是：M1＞M2＞M3；③催化劑上的少量積炭使其活性減弱，水蒸氣有助于恢復(fù)催化劑的活性是因?yàn)樘己退�蒸氣在高溫下反�?yīng)生成一氧化碳?xì)怏w和氫氣，除去表面的積碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+H2O CO+H2 ，
所以答案是：C+H2O CO+H2 ．
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡的計(jì)算的相關(guān)知識可以得到問題的答案，需要掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．