Question

苯乙烯是重要的基础有机化工原料．工业中以乙苯（C₆H₅-CH₂CH₃）为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯（C₆H₅-CH=CH₂）的反应方程式为：C₆H₅-CH₂CH₃（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）△H₁
（1）向体积为VL的密闭容器中充入a mol乙苯，反应达到平衡状态时，平衡体系组成（物质的量分数）与温度的关系如图1所示：600℃时，由图1可知：

①氢气的物质的量分数为

 

．
②乙苯的平衡转化率为

 

．
③计算此温度下该反应的平衡常数

 

．
（2）分析上述平衡体系组成与温度的关系图可知：
①△H₁

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②当温度高于970℃，苯乙烯的产率不再增加，其原因可能是

 

．
（3）已知某温度下，当压强为101.3kPa时，该反应中乙苯的平衡转化率为30%；在相同温度下，若反应体系中加入稀释剂水蒸气并保持体系总压为101.3kPa，请在图2中画出．
乙苯的平衡转化率与

n(水蒸气)

n(乙苯)

的关系曲线[

n(水蒸气)

n(乙苯)

=12时，乙苯的平衡转化率基本保持不变]．
（4）已知：3C₂H₂（g）?C₆H₆（g）△H₂
C₆H₆（g）+C₂H₄（g）?C₆H₅-CH₂CH₃（g）△H₃
则反应3C₂H₂（g）+C₂H₄（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）的△H=

 

．

Answer 1

考点：产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,转化率随温度、压强的变化曲线

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①利用三段式求出平衡时各组分的物质的量，然后应用

该物质的物质的量

平衡混合体系的总量

×100%解氢气的物质的量分数；
②乙苯的平衡转化率=

参加反应的量

起始的量

×100%；
③根据三行式求出平衡时各组的浓度，最后代入平衡常数表达式；
（2）①由图可知温度升高，氢气平衡的物质量分数在增加，所以平衡正向移动，正反应为吸热反应；
②温度太高时乙苯分解为碳和氢气；
（3）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，C₆H₅C₂H₅平衡转化率增大；
（4）利用盖斯定律结合已知热化学方程式计算．

解答： 解：（1）①C₆H₅-CH₂CH₃（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）
起始量      a mol             0             0
变化量      x mol             x mol        x mol
平衡量   （a-x）mol           x mol        x mol
由图1可知，600℃时乙苯的含量为50%，则：

a-x

a-x+x+x

×100%=50%，解得x=

1

3

a，
氢气的物质的量分数为

x

a-x+x+x

×100%=25%，
故答案为：25%；
②乙苯的平衡转化率为

x mol

amol

×100%=33.3%，故答案为：33.3%；
③C₆ H₅-CH₂ CH₃ （g）?C₆ H₅-CH=CH₂ （g）+H₂（g）
各物质的平衡浓度：c（C₆ H₅-CH₂ CH₃ ）=

2a

3V

mol?L^-1，c（C₆ H₅-CH=CH₂）=

a

3V

mol?L^-1，c（H₂）=

a

3V

mol?L^-1，
则K=

a 3V × a 3V

2a 3V

=

a

6V

，
故答案为：

a

6V

；
（2）①由图可知温度升高氢气平衡的物质量分数在增加，平衡正向移动，正反应为吸热反应，故答案为：＞；
②当温度高于970℃时，由于温度太高，剩余的乙苯分解为碳和氢气，所以苯乙烯的产率不再增加；
故答案为：剩余的乙苯脱氢炭化；
（3）（3）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，C₆H₅C₂H₅平衡转化率增大，起始时乙苯的平衡转化率为30%，当

n(水蒸气)

n(乙苯)

增大时，乙苯的转化率增大，当[

n(水蒸气)

n(乙苯)

=12时，乙苯的平衡转化率基本保持不变，据此画图为：；
故答案为：；
（4）已知：①C₆H₅-CH₂CH₃（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）△H₁
②3C₂H₂（g）?C₆H₆（g）△H₂
③C₆H₆（g）+C₂H₄（g）?C₆H₅-CH₂CH₃（g）△H₃
由盖斯定律可知，①式+②式+③式得：3C₂H₂（g）+C₂H₄（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）△H=△H₁+△H₂+△H₃，
故答案为：△H₁+△H₂+△H₃．

点评：本题考盖斯定律的应用、化学平衡常数的计算、以及三行式来求反应的转化率等，题目计算量较大，涉及的知识点较多，难度中等，注意对图象的分析利用是解题的关键．