Question

苯乙烯是重要的基礎(chǔ)有機(jī)原料。工業(yè)中用乙苯（C₆ H₅- CH₂ CH₃）為原料，采用催化脫氫的方法制取苯乙烯（C₆ H₅- CH= CH₂）的反應(yīng)方程式為：
C₆ H₅- CH₂ CH₃ (g)C₆ H₅- CH=CH₂ (g) +H₂(g)    ΔH₁
(1)向體積為VL的密閉容器中充入a mol乙苯，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，平衡體系組成（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）與溫度的關(guān)系如圖所示：

由圖可知：在600℃時(shí)，平衡體系中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為25%，則：
① 氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為          ；乙苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為          ；
② 乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為          ；
③ 計(jì)算此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)（請(qǐng)寫出計(jì)算過程）。
（2） 分析上述平衡體系組成與溫度的關(guān)系圖可知：△H₁     0（填“＞、=或＜” ­)。
（3）已知某溫度下，當(dāng)壓強(qiáng)為101.3kPa時(shí)，該反應(yīng)中乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為30%；在相同溫度下，若反應(yīng)體系中加入稀釋劑水蒸氣并保持體系總壓為101.3kPa，則乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率     30%（填“＞、=、＜” ­)。
（4）已知：
3C₂ H₂ (g) C₆ H₆ (g)  ΔH₂
C₆ H₆ (g)  + C₂H₄ (g)  C₆ H₅- CH₂CH₃ (g)      ΔH₃
則反應(yīng)3C₂H₂ (g)+ C₂H₄ (g)  C₆ H₅- CH=CH₂ (g) +H₂(g) 的ΔH=            。

Answer 1

（1）①25% ；  50%   （共4分，各2分）  ②33%     （2分）
③（共4分）    C₆ H₅- CH₂ CH₃ (g)  C₆ H₅- CH=CH₂ (g) +  H₂(g)
起始濃度/( mol?L^-1) ：   a/V                   0              0
變化濃度/( mol?L^-1) ：   a/3V                  a/3V           a/3V
平衡濃度/( mol?L^-1) ：   2a/3V                 a/3V           a/3V（2分）
K =（ a/3V? a/3V）/ （2a/3V） = a/6V                             （2分）
（2）>    （2分）   ；
（3）>   （2分） ；
（4）ΔH₁+ΔH₂+ΔH₃     （2分）

試題分析：（1）①?gòu)膱D中可判斷乙苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是50%，設(shè)消耗乙苯xmol,則生成苯乙烯和氫氣各xmol,所以余(a-x)mol乙苯，則(a-x)mol/(a-x)mol+2xmol=0.5，解得x=1/3amol,所以氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是1/3a/(a+1/3a)×100%=25%;
②乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為1/3a÷a×100%=33%;
③平衡常數(shù)大等于平衡時(shí)生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，首先計(jì)算三種物質(zhì)的平衡濃度，由①分析得平衡時(shí)乙苯的物質(zhì)的量是a-1/3a=2/3a,苯乙烯、氫氣的物質(zhì)的量都是1/3a,容器體積為VL，所以K=（ a/3V? a/3V）/ （2a/3V） = a/6V，計(jì)算過程如下（三段式法）
C₆ H₅- CH₂ CH₃ (g)  C₆ H₅- CH=CH₂ (g) +  H₂(g)
起始濃度/( mol?L^-1) ：   a/V                   0              0
變化濃度/( mol?L^-1) ：   a/3V                  a/3V           a/3V
平衡濃度/( mol?L^-1) ：   2a/3V                 a/3V           a/3V
K =（ a/3V? a/3V）/ （2a/3V） = a/6V                             
（2）楊浦圖判斷，溫度升高乙苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，說明升溫平衡正向移動(dòng)，所以正向是吸熱反應(yīng)△H₁>0；
（3）溫度不變，加入稀釋劑水蒸氣并保持體系總壓為101.3kPa，則容器體積增大，相當(dāng)于給反應(yīng)體系降低壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，所以再次平衡時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率>30%;
（4）根據(jù)蓋斯定律，將已知三個(gè)熱化學(xué)方程式相加即得所求方程式，則所求熱效應(yīng)也等于三式的熱效應(yīng)相加，所以ΔH=ΔH₁+ΔH₂+ΔH_3。