Question

苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要基本有机原料，乙苯催化脱氢法是目前国内外生产苯乙烯的主要方法，其化学方程式为：

（1）升高反应温度，其转化率________，反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

（2）等温、等压下，通入惰性气体(如水蒸气)能提高反应的转化率，其原因是________。

（3）通入水蒸气可延续催化剂Fe₂O₃被还原而失活，其原因是________(用化学平衡原理解释)。

（4）一定条件下，在体积不变的密闭容器中，反应过程中各物质浓度随时间变化的关系如下图所示。在t₁时刻加入H₂，t₂时刻再次达到平衡。回答下列问题：

①物质X为__________，判断理由是__________；

②t₂时刻，苯乙烯的浓度为______mol•L^-1；

③t₁-t₂时间段内，乙苯的反应速率为_______mol•L^-1•min^-1；

（5）温度T下，已知H₂和苯乙烯的燃烧热△H分别为-290kJ•mol^-1和-4400kJ•mol^-1，则乙苯的燃烧热为△H_______kJ•mol^-1。

Answer

（1）增大 增大 （2）体积变大，反应向分子数增加的方向进行

（3）Fe2O3在H2氛围下可生成水蒸气，加入水蒸气可促使反应左移

（4）①乙苯 加入H2后平衡向左移动，故乙苯浓度增大

②(b2+ab)/(2a+b) ③ab/[(b+2a)(t2-t1)] （5）-4570

【解析】

试题分析：（1）升高反应温度，平衡向吸热反应方向移动，该反应正向吸热，升高反应温度，平衡正向移动，乙苯转化率增大，升高反应温度任何反应速率均增大；

（2）等温、等压下，通入惰性气体，体积膨胀，相当于减小反应体系的压强，平衡向气体体积缩小的方向即正向移动，提高反应的转化率；

（3）通入水蒸气，Fe2O3在H2氛围下可生成水蒸气，加入水蒸气可促使反应左移即向生成Fe2O3的方向移动；

（4）①在t1时刻加入H2，根据图象物质X的浓度增加，则物质X为乙苯，因加入H2后平衡向左移动，故乙苯浓度增大；

②根据图象t1时刻平衡时c(乙苯)=amol•L-1，c(苯乙烯)=bmol•L-1，

c(氢气)=cmol•L-1，则该温度下K=；

设t1时刻加入xmol•L-1H2，则根据图象t2时刻再次达到平衡c(氢气)=2cmol•L-1，则

t1(mol•L-1) a b c+x

转化浓度(mol•L-1) x-c x-c c+x-2c=x-c

t2(mol•L-1) a+(x-c) b-(x-c) 2c

在t1时刻加入H2，则温度不变，t2时刻再次达到平衡与原平衡平衡常数相同，则K==，则x=，则t2时刻，苯乙烯的浓度为b-(x-c)=mol•L-1；

③由②分析t1-t2时间段内，乙苯转化浓度为x-c=mol•L-1，则反应速率为v==mol•L-1；

（5）根据盖斯定律乙苯的燃烧热△H=-290kJ•mol-1 +(-4400kJ•mol-1)+(+120kJ•mol-1)=-4570kJ•mol-1。

考点：考查外界条件对反应速率及平衡移动的影响，及根据图象计算化学反应速率和利用盖斯定律计算反应热。