Question

(14分)工业上以乙苯为原料生产苯乙烯的反应如下（Ph代表苯基）：
Ph—CH₂CH₃(g)Ph—CH＝CH₂(g)+H₂(g) △H
某研究小组为探究温度等因素对该反应的产率影响，在容积可变的密闭容器中分别作了四组实验，实验结果如下图a、b所示。

(1)根据反应及上图(a)，判断△H     0(填“＜”“＝”或“＞”，下同)，△S    0；请选择经济、且适宜的反应温度：        。
(2)下列事实可以说明该反应已达平衡的是          。
A．混合气体的密度不再变化
B．氢气的体积分数保持不变
C．氢气、苯乙烯的生成速率之比保持不变
D．单位时间内消耗的n(乙苯)等于生成的n(H₂)
(3)从压强因素分析，为提高乙苯的转化率，应采用      的生产条件。实际工业生产中常采用通入水蒸气的方法。水蒸气的含量对反应的影响结果如上图(b)所示。
①在做这四组实验时，应该采用的其他实验条件是           。
A．反应温度相同         B．采用不同的催化剂
C．压强都控制在常压下    D．反应相同时间时测定实验数据
②图(b)表明：                           。

③一定温度下，在恒压密闭容器中，通入一定量n(H₂O)/n(乙苯)＝7：1的气体，发生上述反应，在t₁时刻达到平衡。保持其他条件不变，此时分离出一定量的水蒸气，在t₂时刻重新达到平衡，请在右图中画如反应再次达到平衡过程的图像。

Answer 1

（1）＞；＞；580° （2）AB （3）低压 ①AC
②在恒温恒压条件下，n(H₂O)/n(乙苯)的比值越高，产率越高 ③

解析试题分析：（1）根据图a可知，随着温度的升高产率逐渐增大。这说明升高温度平衡向正反应方向移动，因此正方应是吸热反应，即△H＞0；根据反应的化学方程式可知，该反应是体积增大的可逆反应，因此△S＞0。根据图a可知温度升高到580℃以后产率增加的不是很明显，因此适宜的温度应该是580℃。
（2）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，则A、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量始终是不变的，但容器容积是变化的，因此当密度不再发生变化时，可以说明反应达到平衡状态，A正确；B、氢气的体积分数保持不变可以说明反应达到平衡状态，B正确；C、根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知氢气、苯乙烯的生成速率之比始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，C不正确；D、根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知，单位时间内消耗的n(乙苯)等于生成的n(H₂)，因此不能说明反应达到平衡状态，D不正确，答案选AB。
（3）正方应是体积增大的可逆反应，所以从压强因素分析，为提高乙苯的转化率，应采用低压的生产条件。
①要探究水蒸气的含量对反应的影响结果，则根据定一议二的原则可知，其它反应条件应该是相同的，即温度、压强和催化剂均是相同的，答案选AC。
②根据图b可知，在恒温恒压条件下，n(H₂O)/n(乙苯)的比值越高，产率越高。
③保持其他条件不变，此时分离出一定量的水蒸气，则导致容器内压强降低，因此要保持恒压则需要缩小容器的容积，因此相当于是增大压强，平衡向正反应方向移动，则图像可表示为。
考点：考查外界条件对反应速率和平衡状态的影响、平衡状态的判断以及反应条件的选择