Question

工业上采用乙苯与CO₂脱氢生产重要化工原料苯乙烯
其中乙苯在CO₂气氛中的反应可分两步进行
A
B

（1）上述乙苯与CO₂反应的反应热△H为

-166KJ/mol

（2）①乙苯与CO₂反应的平衡常数表达式为：K=

c(C6H5CH=CH2)?c(CO)?c(H2O)

c(C6H5CH2CH3)c(CO2)

②乙苯与CO₂在固定体积的容器中反应下列叙述不能说明已达到平衡状态的是

acd

a．体系的密度不再改变      b．体系的压强不再改变   c．c（CO₂）=c（CO）
d．消耗1molCO₂同时生成1molH₂O      e．CO₂的体积分数保持不变
（3）在3L密闭容器内，乙苯与CO₂的反应在三种不同的条件下进行实验，乙苯、CO₂的起始浓度分别为
1.0mol/L和3.0mol/L，其中实验I在T1℃，0.3MPa，而实验II、III分别改变了实验其他条件；乙苯的浓度随时间的变化如图I所示．

①实验I乙苯在0-50min时的反应速率为

0.012mol/（L?min）

②实验Ⅱ可能改变条件的是

加催化剂

③图II是实验I中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线，请在图II中补画实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线．
（4）若实验I中将乙苯的起始浓度改为1.2mol/L，其他条件不变，乙苯的转化率将

减小

（填“增大”、“减小”或“不变”），计算此时平衡常数为

0.225

．

Answer 1

分析：（1）根据盖斯定律结合热化学方程式分析；
（2）①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，结合方程式分析；
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；
（3）①根据图I中乙苯的浓度变化，求出反应速率；
②根据图I中实验Ⅱ改变条件平衡不移动，反应速率增大；
③实验Ⅲ中改变条件，由图I可知乙苯的浓度增大，平衡逆移，所以苯乙烯体积分数V%随时间t增大而减小；
（4）根据加入乙苯引起的浓度增大量与平衡移动引起的浓度减小量的相对关系分析；若实验I中将乙苯的起始浓度改为1.2mol/L，其他条件不变，因为温度不变，则K不变，根据图I中数据求出K的值．

解答：解：（1）方程A+方程B得到：，所以该反应的反应热为：△H=△H₁+△H₂=-125-41=-166KJ/mol，
故答案为：-166KJ/mol；
（2）①乙苯与CO₂反应的平衡常数表达式为：K=

c(C6H5CH=CH2)?c(CO)?c(H2O)

c(C6H5CH2CH3)c(CO2)

，故答案为：

c(C6H5CH=CH2)?c(CO)?c(H2O)

c(C6H5CH2CH3)c(CO2)

；
②a．反应前后体积不变，质量守恒，所以体系的密度始终不变，故不能用密度判断平衡，故a错误；
b．反应前后气体的体积不等，所以体系的压强改变，当压强不再变化即是平衡状态，故b正确；
c．c（CO₂）与c（CO）的浓度是否相等，与反应的起始量和转化率有关，所以当c（CO₂）=c（CO）时，不能说明已经达到平衡状态，故c错误；
d．消耗1molCO₂为正速率，同时生成1molH₂O也是正速率，都是正速率，二者始终相等，不能说明已经达到平衡状态，故d错误；
e．随着反应的进行CO₂的体积分数逐渐减小，当CO₂的体积分数保持不变，即是平衡状态，故e正确；
所以不能说明已达到平衡状态的是acd，故答案为：acd；
（3）①根据图I中可知，0-50min时乙苯的浓度变化为1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，则其反应速率为

△c

t

=

0.6mol/L

50min

=0.012mol/（L?min）；
故答案为：0.012mol/（L?min）；
②根据图I中实验Ⅱ改变条件平衡不移动，而反应速率增大，所以改变的条件是加催化剂，故答案为：加催化剂；
③实验Ⅲ中改变条件，由图I可知乙苯的浓度增大，平衡逆移，所以苯乙烯体积分数V%随时间t增大而减小，其图形为：；
故答案为：；
（4）若实验I中将乙苯的起始浓度改为1.2mol/L，其他条件不变，平衡正移，由于二氧化碳的初始浓度没变，平衡移动引起的乙苯的浓度的减小量小于加入的乙苯引起的浓度增加量，所以乙苯的转化率减小；
 根据图I中实验1可知，0-50min时乙苯的浓度变化为1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L        
                   C₆H₅CH₂CH₃ +CO₂ ?C₆H₅CH=CH₂ +CO+H₂O
起始浓度（mol/L）：1.0         3.0        0      0      0
反应浓度（mol/L）：0.6         0.6      0.6     0.6    0.6
平衡浓度（mol/L）：0.4         2.4      0.6     0.6    0.6  
则K=

0.6×0.6×0.6

0.4×2.4

=0.225，
故答案为：减小；0.225．

点评：本题综合性较大，涉及化学平衡状态的判断、化学平衡常数、化学平衡影响因素、反应速率的计算等，注意（4）中平衡常数的计算依据图I中的实验1分析计算，题目难度较大．