Question

【題目】苯乙烯是重要的基礎有機化工原料。工業中以乙苯（C6H5-CH2CH3）為原料，采用催化脫氫的方法制取苯乙烯（C6H5-CH=CH2）的反應方程式：

△H（1）已知：

化學鍵	C－H	C－C	C＝C	H－H
鍵能/kJ·molˉ1	412	348	612	436

計算上述反應的△H＝________ kJ·mol－1。

（2）一定條件下，在體積不變的密閉容器中，反應過程中各物質濃度隨時間變化的關系如下圖所示。在t1時刻加入H2，t2時刻再次達到平衡。物質X為__________，判斷理由是_______________________。

（3）在體積為2L的恒溫密閉容器中通入2mol乙苯蒸汽，2分鐘后達到平衡，測得氫氣的濃度是0.5mol/L，則乙苯蒸汽的反應速率為_________________；維持溫度和容器體積不變，向上述平衡中再通入1mol氫氣和1mol乙苯蒸汽，則v正_______v逆（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（4）實際生產時反應在常壓下進行，且向乙苯蒸氣中摻入水蒸氣，利用熱力學數據計算得到溫度和投料比M對乙苯平衡轉化率的影響可用如圖表示。[M=n(H2O)/n(乙苯)]

① 比較圖中A、B兩點對應的平衡常數大小：KA________KB

② 圖中投料比(M1、M2、M3)的大小順序為________。

Answer 1

【答案】 124 乙苯 加入H2后平衡向左移動，乙苯濃度增大 0.25mol·L-1·min-1 等于 < M1>M2>M3

【解析】分析：（1）ΔH＝反應物的化學鍵斷裂吸收的能量－生成物的化學鍵形成釋放的能量；

（2）根據外界條件對平衡狀態的影響分析；

（3）根據反應速率的含義計算；根據濃度熵判斷；

（4）根據溫度、壓強對平衡狀態的影響分析。

詳解：（1）根據方程式可知上述反應的△H＝（348×2+412×5－348－612－412×3－436）kJ/mol＝+124 kJ·mol－1。

（2）由于加入H2后平衡向左移動，乙苯濃度增大，所以物質X為乙苯；

（3）

起始濃度（mol/L） 1 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.5 0.5 0.5

平衡濃度（mol/L） 0.5 0.5 0.5

則乙苯蒸汽的反應速率為0.5mol/L÷2min＝0.25mol·L-1·min-1；維持溫度和容器體積不變，向上述平衡中再通入1mol氫氣和1mol乙苯蒸汽，則濃度熵為＝K＝，因此v正等于v逆。

（4）①正反應吸熱，B點溫度高于A點，則圖中A、B兩點對應的平衡常數大小：KA＜KB；

②由于反應物只有一種，增大反應物濃度相當于增大壓強平衡向逆反應方向進行，轉化率減小，因此圖中投料比(M1、M2、M3)的大小順序為M1＞M2＞M3。