Question

工业上采用乙苯脱氢制备苯乙烯，反应体系同时发生两步可逆反应，其能量变化情况如图1：

（1）总反应（g）+CO₂（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g）的△H=

 

．
（2）下列叙述不能说明反应体系已达到平衡状态的是

 

（填字母）．
a．v_正（CO）=v_逆（CO）　　　        b．c（CO₂）=c（CO）
c．消耗1mol CO₂同时生成1mol H₂O    d．混合气体的平均相对分子质量保持不变
（3）某化学兴趣小组欲探究在相同压强条件下，CO₂用量和温度条件对乙苯脱氢反应（）的影响，并设计了如下实验：

试验编号	乙苯	CO（g）/mol	H（g）/mol	温度/℃
Ⅰ	3.0	9.0	0	550
Ⅱ	3.0	9.0	0	600
Ⅲ	3.0	0	9.0	550

①乙苯脱氢反应的化学平衡常数表达式为

 

．
②经实验测得，三组实验中乙苯的转化随时间变化如上图所示．其中未知曲线代表的是实验

 

（填“Ⅱ”或“Ⅲ”）．请用平衡移动原理解释该条件改变对乙苯转化率产生影响的原因：

 

．

Answer 1

考点：有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据盖斯定律结合热化学方程式分析；
（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根据实验目的是探究CO₂用量和温度条件对乙苯脱氢反应的影响来回答．

解答： 解：（1）根据盖斯定律，反应①+②得到：（g）+CO₂（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g），所以该反应的反应热为：△H=△H₁+△H₂=-125kJ/mol-41kJ/mol=-166 kJ/mol，
故答案为：-166 kJ/mol；
（2）A．v_正（CO）=v_逆（CO），即正逆反应速率相等，所以达到了化学平衡状态，故A错误；
B．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B正确；
C．消耗1mol CO₂同时生成1mol H₂O，只能表示反应的正方向速率，不能说明正逆反应速率相等，故C正确；
D．反应前后气体物质的量改变，但质量守恒，所以混合气体的平均相对分子质量会改变，则当平均相对分子质量不变化，证明达到了平衡，故D错误；
故选BC；
（3）①化学反应的平衡常数表达K=

c(苯乙烯)?c(H2)

c(乙苯)

，故答案为：K=

c(苯乙烯)?c(H2)

c(乙苯)

；
②根据图2所示．未知曲线中，乙苯的转化率降低，化学反应逆向移动，实验Ⅲ符合图示信息，对于平衡：，通入CO₂，CO₂与H₂反应，使c（H₂）下降，平衡向正反应方向移动，乙苯的转化率提高，
故答案为：Ⅲ；对于平衡：，通入CO₂，CO₂与H₂反应，使c（H₂）下降，平衡向正反应方向移动，乙苯的转化率提高．

点评：本题综合性较大，涉及化学平衡状态的判断、盖斯定律、化学平衡、平衡常数等知识，注意知识的归纳和整理是关键，难度大．