Question

【題目】苯硫酚(C6H5-SH)是一種用途廣泛的有機合成中間體。工業(yè)上用常用氯苯(C6H5-Cl)和硫化氫(H2S)反應(yīng)來制備苯硫酚，但會有副產(chǎn)物苯(C6H6) 生成。

I: C6H5-Cl(g)+H2S(g)C6H5-SH(g)+HCl(g) △H1=-16.8 kJ/mol

II: C6H5-Cl(g)+H2S(g)=C6H6(g)+HCl(g)+ S8(g) △H2

反應(yīng)II的焓變不易測量，現(xiàn)查表得如下數(shù)據(jù):

Ⅲ: C6H5-SH(g)==C6H6(g)+ S8(g) △H3=-29.0 kJ/mol

請回答:

(1)反應(yīng)II為不可逆反應(yīng)，請簡述理由______________。

(2)現(xiàn)將一定量的氯苯和硫化氫置于一固定容積的容器中模擬工業(yè)生產(chǎn)過程，在不同溫度下均反應(yīng)20分鐘測定生成物的濃度，得到圖1和圖2。

①下列說法不正確的是____________。

A.由圖1可知，相同條件下反應(yīng)I的活化分子百分?jǐn)?shù)大于反應(yīng)II 的活化分子百分?jǐn)?shù)

B.圖1中C6H5-SH 的濃度在590℃隨溫度變化的原因可能是反應(yīng)II 中消耗反應(yīng)物，使反應(yīng)I平衡逆向移動

C.其他條件不變，由圖1可知，氯苯的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而降低

D.由圖2 可知，若要提高C6H5-SH 的產(chǎn)量，可提高硫化氫與氯苯起始物質(zhì)的量之比

②590℃時，氯苯和硫化氫混合氣體(體積比1:2.5，總物質(zhì)的量amol)在VL的固定容積中進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時，測得容器中苯硫酚的物質(zhì)的量為a/7mol，苯的物質(zhì)的量為a/l4mol，則該溫度下反應(yīng)I的平衡常數(shù)為____。(保留兩位有效數(shù)字)

③請根據(jù)圖1、圖2，在右圖中畫出恒溫恒容條件下反應(yīng)主產(chǎn)物苯硫酚的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線圖________

(3)除了用以上方法制備苯硫酚以外，亦可電解還原苯磺酸(C6H5-SO3H，一元強酸)或苯磺酰氯來制備。以鋅和石墨為電極，硫酸為電解質(zhì)溶液，電解苯磺酸時的陰極反應(yīng)式為_______。

Answer 1

【答案】 反應(yīng)II △H2=-45.8kJ/mol<0，△S>0，說明其正反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)，而逆反應(yīng)為非自發(fā)反應(yīng)，所以反應(yīng)II為不可逆反應(yīng) CD 0.86 如圖 C6H5-SO3H+6H+ +6e- = C6H5-SH +3H2O

【解析】（1）本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計算、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，根據(jù)III，II－I，得出△H3=△H2－△H1，求出△H2=－45.8kJ·mol－1，根據(jù)△G=△H－T△S，因為△H2<0，△S>0，說明其正反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行，而逆反應(yīng)為非自發(fā)進(jìn)行；（2）本題考查化學(xué)反應(yīng)條件的控制、化學(xué)平衡常數(shù)的計算，①A、根據(jù)圖①反應(yīng)I的化學(xué)反應(yīng)速率比反應(yīng)II快，說明相同條件下，反應(yīng)I的活化分子百分?jǐn)?shù)大于反應(yīng)II活化分子百分?jǐn)?shù)，故A說法正確；B、根據(jù)反應(yīng)I和反應(yīng)II的化學(xué)反應(yīng)方程式，氯苯和硫化氫都是反應(yīng)物，因為反應(yīng)II是不可逆反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)II中消耗氯苯和硫化氫，相當(dāng)于減少反應(yīng)I中反應(yīng)物的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，苯硫酚的濃度降低，故B說法正確；C、根據(jù)圖1，反應(yīng)II中氯苯的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而升高，故C說法錯誤；D、根據(jù)圖2，在提高硫化氫與氯苯起始物質(zhì)的量之比時，苯硫酚的濃度反而降低，故D說法錯誤；②C6H5-Cl(g)+H2S(g)C6H5-SH(g)+HCl(g)

變化物質(zhì)的量： a/7 a/7 a/7 a/7

C6H5-Cl(g)+H2S(g)===C6H6(g)+HCl(g)+ S8(g)

變化的物質(zhì)的量： a/14 a/14 a/14 a/14 開始時，氯苯的總物質(zhì)的量為，硫化氫總物質(zhì)的量為，達(dá)到平衡時，氯苯的物質(zhì)的量為，硫化氫物質(zhì)的量為，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式，K=0.86；③根據(jù)圖1和圖2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行苯硫酚的濃度增加，然后降低，因此圖像是；（3）本題考查電極反應(yīng)式的書寫，根據(jù)電解原理，陰極上得到電子，化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，環(huán)境是酸性，因此電極反應(yīng)式為 C6H5-SO3H+6H＋ +6e－ = C6H5-SH +3H2O。