(2014•浦江县模拟)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

(2014•浦江县模拟)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
[a/6V]
[a/6V]

(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=______.
云梦散人 1年前 已收到1个回答 举报

ajksaks2 幼苗

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解题思路:(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.

(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.

考点点评: 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.

1年前

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