Question

17．聚乙烯塑料在生产中有广泛应用．工业上，由乙苯和二氧化碳催化脱氢可制备苯乙烯，化学方程式如图1：

请回答下列问题：
（1）苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式为．立方烷（C₈H₈）的键线式结构如图2所示，它和苯乙烯的关系是同分异构体（填“同位素”、“同素异形体”、“同分异构体”或“同系物”）．
（2）乙苯在二氧化碳气氛中分两步反应：
①△H₁=+117.6kJ•mol^-1
②H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=-41.2kJ•mol^-1
由乙苯与CO₂制苯乙烯反应的△H=+76.4KJ/mol．该反应自发进行的条件是A（填序号）．
A．较高温度下自发  B．较低温度下自发
C．任何温度下不自发  D．任何温度下自发
（3）以熔融碳酸盐（MCO₃）为电解质，一氧化碳-空气燃料电池的负极反应式为CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂．在标准状况下，11.2L氧气参与反应，理论上转移的电子数为2N_A．
（4）温度为T₁时，该反应的平衡常数K=0.5．在2L的密闭容器中加入乙苯和二氧化碳，反应到某时刻测得混合物各组分的物质的量均为1.0mol．
①该时刻上述化学反应中CO₂的v_正=v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②下列情况不能说明上述反应在该条件下达到平衡状态的是B（填序号）．
A．混合气体的平均相对分子质量不变
B．混合气体的密度不变
C．CO的正、逆反应速率相等．

Answer 1

分析 （1）苯乙烯中的碳碳双键可以发生加聚反应得到聚苯乙烯，注意单体前面的系数n；苯乙烯的分子式为：C₈H₈，两者分子式相同，但结构不同，所以是同分异构体；
（2）根据盖斯定律结合热化学方程式分析；化学反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，由焓变和熵变和温度共同决定；
（3）负极发生氧化反应，一氧化碳放电；1mol氧气参加反应转移4mol的电子由此分析解答；
（4）①根据浓度熵规则计算Qc是否等于K来计算；
②根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆速率之比等于化学计量数之比（不同物质），各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化；

解答 解：（1）苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式为：，苯乙烯的分子式为：C₈H₈，两者分子式相同，但结构不同，所以是同分异构体，
故答案为：，同分异构体；
（2）方程①+方程②得到：，所以该反应的反应热为：△H=△H₁+△H₂=+117.6kJ/mol+（-41.2）kJ/mol=+76.4KJ/mol，△H＞0，而△S＞0，所以要想自发必须在高温的条件下，故答案为：+76.4KJ/mol；A；
（3）负极发生氧化反应，一氧化碳放电，电极方程式为CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；11.2L氧气的物质的量为0.5mol，所以转移2mol的电子，即转移电子数为2N_A，故答案为：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；2N_A；
（4）①反应进行到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol，即浓度都是0.5mol/L，此时Qc=$\frac{0．{5}^{3}}{0．{5}^{2}}$=0.5=K，所以达到化学平衡状态，即v_正=v_逆，
故答案为：=；
②A．混合气体的平均相对分子质量不变，说明总物质的量不变，达平衡状态，故正确；
B．混合气体的密度一直不变，故错误
C．CO的正、逆反应速率相等，达平衡状态，故正确；
故选B．

点评 本题综合性较大，涉及化学平衡状态的判断、浓度熵规则、盖斯定律的计算等知识，注意知识的归纳和整理是关键，难度不大．