Question

【题目】苯乙烯是工业上是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体，工业上可用乙苯催化脱氢方法制备苯乙烯：(g)(g)+H2(g) △H=+QkJ·mol-1

请回答下列问题：

（1）已知乙苯（g）、苯乙烯（g）的燃烧热分别为a kJ·mol-1、bkJ·mol-1,则氢气的燃烧热为________kJ·mol-1（用含有Q、b、c的表达式表示,其中Q、b、c均大于0）。

（2）673 K时,在一恒容密闭容器中充入5 mol乙苯（g）,反应达到平衡后容器内气体的压强为p1；若再充入amol的乙苯（g）,重新达到平衡后容器内气体的压强为2p1,则a________5。

（3）在实际生产中,在恒压条件下常以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂（水蒸气不参加反应）,此时乙苯的平衡转化率与水蒸气的用量、压强（p）的关系如图所示。

①加入水蒸气稀释剂能提高乙苯转化率的原因是___________________________。

②用平衡分压代替平衡浓度计算,其中,分压=总压×物质的量分数，则900K时的平衡常数Kp=________。

③改变下列条件,能使乙苯的反应速率和转化率一定增大的是________（填标号）。

A．恒容时加入稀释剂水蒸气 B．压强不变下,温度升至1500 K

C．在容积和温度不变下充入Ar D．选用催化效果更好的催化剂

（4）已知苯乙烯可催化氧化生成苯乙醛：(g)+2O2→+ CO2+H2O,若把该反应设计为酸性燃料电池，则电池负极的电极反应式为_________________，若该电池消耗标准状况下11.2 L的O2,则外电路中理论上应转移电子的物质的量为________mol。

Answer 1

【答案】 (Q+a-b) > 保持总压不变，充入水蒸气，容器体积增大，各组分的浓度同倍数减小，利于反应正向进行，乙苯转化率增大(或体系总压强不变时，加入稀释剂，参与反应的各物质浓度同等程度减小，相当于反应体系减压，故平衡向气体物质的量增大的方向移动，乙苯转化率增大) B -8e-+3H2O=+8H++CO2 2

【解析】（1）已知乙苯（g）、苯乙烯（g）的燃烧热分别为a kJ·mol-1、bkJ·mol-1，则

①C6H5－C2H5(g)+21/2O2(g)→8CO2(g)+5H2O(l) △H=－a kJ·mol-1

②C6H5－C2H3(g)+10O2(g)→8CO2(g)+4H2O(l) △H=－b kJ·mol-1

又因为③C6H5－C2H5(g)C6H5－C2H3(g)+H2(g) △H=+QkJ·mol-1

所以根据盖斯定律可知①－②－③即可得到1/2O2(g)+H2(g)＝H2O(l) △H=－(Q+a－b) kJ·mol-1，因此氢气的燃烧热为(Q+a－b)kJ·mol-1。

（2）根据方程式可知正反应是体积增大的可逆反应，平衡后若再充入amol的乙苯（g）相当于是增大压强平衡向逆反应方向进行，由于重新达到平衡后容器内气体的压强为2p1，即气体的物质的量是原来的2倍，而逆反应是体积减小的，所以a＞5。（3）①由于保持总压不变，充入水蒸气，容器体积增大，各组分的浓度同倍数减小，有利于反应正向进行，因此乙苯转化率增大。②设乙苯的起始量是1mol，水蒸气是8mol，则根据方程式和图像可知

C6H5－C2H5(g)C6H5－C2H3(g)+H2(g)

起始量（mol） 1 0 0

转化量（mol） 0.5 0.5 0.5

平衡量（mol） 0.5 0.5 0.5

则900K时的平衡常数Kp=；③A．恒容时加入稀释剂水蒸气，反应物浓度不变，反应速率和转化率均不变，A错误；B．正反应吸热，压强不变下，温度升至1500 K反应速率增大，平衡向正反应方向进行，转化率一定增大，B正确；C．在容积和温度不变下充入Ar，反应物浓度不变，反应速率和转化率均不变，C错误；D．选用催化效果更好的催化剂可以改变反应速率，但不能改变平衡状态，转化率不变，D错误，答案选B；（4）负极发生失去电子的氧化反应，则电池负极是苯乙烯失去电子，由于溶液显酸性，则负极的电极反应式为C6H5－CH=CH2-8e-+3H2O＝C6H5－CHO+8H++CO2。若该电池消耗标准状况下11.2 L的O2，氧气的物质的量是0.5mol，所以外电路中理论上应转移电子的物质的量为0.5mol×4＝2mol。