Question

【题目】苯乙烯是重要的化工原料，可由乙烯、乙炔为原料合成。反应过程如下所示：

乙炔聚合：3C2 H2 (g)C6H6 (g) H1

合成乙苯：C6H6(g)+C2H4(g)C6H5CH2CH3(g) H2

乙苯脱氢：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH=CH2 (g)+H2 (g) △H3

(1)乙苯脱氢是合成苯乙烯的关键步骤。某温度下，向2.0 L恒容密闭容器中充入0.10mol C6H5CH2CH3 (g)，测得乙苯脱氢反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：

时间t/h	0	1	2	4	8	16	20	25	30
总压强p/100kPa	4.91	5.58	6.32	7.31	8.54	9.50	9.52	9.53	9.53

①计算该温度下的平衡常数K= ______（结果保留至小数点后两位）。

②下列不能说明该温度下反应达到平衡状态的是_____（填字母代号）。

a.v(C6H5CH2CH3)=v(H2) b．苯乙烯的体积分数不变

c．平衡常数K保持不变 d．混合气体的平均相对分子质量不变

(2)向体积为3.0 L的恒容密闭容器中充入0. 20 mol C6H5CH2CH3(g)，当乙苯脱氢反应达到平衡状态时，平衡体系组成（物质的量分数）与温度的关系如图所示。

①该反应的H3______0（填“大于”“等于”或“小于”）。

②该平衡体系在600℃时，乙苯的物质的量分数为50%，则氢气的物质的量分数为_____。若在此温度下加入水蒸气作稀释剂，则乙苯的平衡转化率将如何变化并简述理由__________。

(3)苯乙烯能与酸性KMnO4溶液混合反应生成苯甲酸(C6H5COOH)。室温下，向饱和苯甲酸溶液中加入碳酸氢钠固体使溶液显中性，则溶液中c(C6H5COOH)：c(C6H5COO-)=___________。（已知：苯甲酸的Ka=6.4×l0-5；碳酸的Kal=4.2×l0-7，Ka2=5.6×l0-ll)

Answer 1

【答案】0.75 mol/L ac大于25% 不变，因为乙苯、苯乙烯、氢气的浓度没有改变，平衡不移动1. 5625×10-3（或）

【解析】

（1）①相同条件下压强之比等于物质的量之比，反应前后物质的量的增大是反应的乙苯的物质的量，结合转化率概念计算得到；依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度算出平衡常数；②根据化学平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量来判断平衡；（2）①根据影响化学反应速率和平衡移动的因素来回答；②根据体积分数的定义式进行计算；若在此温度下加入水蒸气作稀释剂，对浓度没有影响。（3）根据电离常数定义式去解Ka=c(H+)c(C6H5COO-)/c(C6H5COOH)。

(1)①恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，所以由总压强p和起始压强p0计算反应物乙苯的转化率α（乙苯）的表达式α（乙苯）=（P-P0）/P 0×100%=（P/P0-1）×100%，平衡时乙苯的转化率=(9.53-4.91)/4.91×100%=94.1%，

依据化学平衡三段式 列式得到；

C6H5CH2CH3(g)C6H5CH=CH2 (g)+H2 (g)

起始量（mol·L－1） 0.050 0 0

变化量（mol·L－1） 0.050×94.1% 0.050×94.1% 0.050×94.1%

平衡量（mol·L－1）0.050（1-94.1%） 0.050×94.1% 0.050×94.1%

K=c(B)·c(C)/c(A)=0.9412×0.0502/0.05×(1-94.1%)=0.75mol·L－1

②a.v(C6H5CH2CH3)=v(H2)，没有注明正速率还是逆速率，故错误；b．苯乙烯的体积分数不变，说明各组分的浓度不随着时间的改变而改变，达到了平衡，故正确；c．温度不变，平衡常数K保持不变，故错误；d．混合气体的平均相对分子质量不变，混合气体的质量不变，物质的量总量不变，达到了平衡，故正确；故选ac。(2)①由图，升高温度，氢气体积分数增加，平衡正向移动，该反应的H3大于0②该平衡体系在600℃时，乙苯的物质的量分数为50%， ，=1/3,则氢气的物质的量分数为 。若在此温度下加入水蒸气作稀释剂，则乙苯的平衡转化率将如何变化并简述理由不变，因为乙苯、苯乙烯、氢气的浓度没有改变，平衡不移动 。(3)室温下，向饱和苯甲酸溶液中加入碳酸氢钠固体使溶液显中性，c(H+)=10-7mol·L－1，c(C6H5COO-)=10-7mol·L－1，Ka=c(H+)c(C6H5COO-)/c(C6H5COOH)则溶液中c(C6H5COOH)：c(C6H5COO-)=c(H+)/Ka=10-7/6.4×l0-5=1. 5625×10-3（或）。