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在实际生产过程中，当控制反应温度为900 K时生产效率最佳,选用此温度进行生产的原因为________ （答两点）。

③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=_______。

④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) 乙苯转化率较大；催化剂活性较高；反应速率较快(任答以上两点即可) B -8e-+3H2O=+8H++CO2 2

【解析】（1）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-1，①+21/2O2（g）→8CO2（g）+5H2O（l）△H=-akJ·mol-1，②+10O2（g）→8CO2（g）+4H2O（l）△H=-bkJ·mol-1，③H2（g）+1/2O2（g）→2H2O（l）△H=-xkJ·mol-1，由盖斯定律可知，①-②-③得到(g)(g)+H2(g) △H=+QkJ·mol-1，a-b-x=Q，x= (Q+a-b)；（2）恒容密闭容器中，物质的量与压强成正比，673K时,在一恒容密闭容器中充入5mol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，a>5。（3）①加入水蒸气稀释剂能提高乙苯转化率的原因是保持总压不变，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)。②在实际生产过程中，当控制反应温度为900K时生产效率最佳,选用此温度进行生产的原因为：乙苯转化率较大、催化剂活性较高、反应速率较快(任答以上两点即可)。③取图象上900K，2p，转化率为50%的点，写出三段式，平衡时水为8体积，三种物质各0.5mol,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，三种物质的分压均为2p×0.5/9.5,则900K时的平衡常数Kp

(g)(g)+H2(g)

开始 1

变化 0.5 0.5 0.5

平衡 0.5 0.5 0.5

Kp= =2p/19

④A．恒容时加入稀释剂水蒸气，乙苯的分压、浓度不变，故A 错误； B．压强不变下,温度升至1500K，反应速率加快，平衡正向移动转化率增大，故B正确；C．在容积和温度不变下充入Ar，乙苯的分压、浓度不变，故C 错误；D．选用催化效果更好的催化剂，也不能使平衡移动，故D错误；故选B。（4）已知苯乙烯可催化氧化生成苯乙醛：(g)+2O2→+CO2/span>+H2O，若把该反应设计为酸性燃料电池，苯乙烯作还原剂，在负极失电子，被氧化在苯乙醛和二氧化碳，则电池负极的电极反应式为. -8e-+3H2O=+8H++CO2，根据反应方程式，每消耗2mol氧气，转移8mol电子，若该电池消耗标准状况下11.2L的O2,则外电路中理论上应转移电子的物质的量为2mol。