Question

17．工业上以乙苯为原料生产苯乙烯的反应如下（Ph代表苯基）：
Ph-CH₂CH₃（g）?Ph-CH═CH₂（g）+H₂（g）△H
某研究小组为探究温度等因素对该反应的产率影响，在容积可变的密闭容器中分别作了四组实验，实验结果如图a、b所示．

（1）根据反应及如图（a），判断H＞0（填“＜”“=”或“＞”）K_500℃＞K_400℃（填“＜”“=”或“＞”）
（2）下列事实可以说明该反应已达平衡的是AB．
A．混合气体的密度不再变化
B．氢气的体积分数保持不变
C．氢气、苯乙烯的生成速率之比保持不变
D．单位时间内消耗的n（乙苯）等于生成的n（H₂）
（3）从压强因素分析，为提高乙苯的转化率，应采用低压的生产条件．实际工业生产中常采用通入水蒸气的方法．水蒸气的含量对反应的影响结果如图（b）所示．
①在做这四组实验时，应该采用的其他实验条件是AC．
A．反应温度相同          B．采用不同的催化剂
C．压强都控制在常压下     D．反应相同时间时测定实验数据
②由图b判断，随着$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（苯乙烯）}$比值增加产率增加的原因是正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动．
③若反应在保持其他条件不变的情况下，压缩体系的体积，在图c中做出改变条件后达到新的平衡，正逆反应速率的变化情况．
（4）若工业生产中既要提高化学反应速率，又要提高反应物的转化率，应采取的措施是升高温度．

Answer 1

分析 （1）由图可知，温度越高苯乙烯的产率越高，说明升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，正反应为吸热反应；
（2）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
（3）正反应为体积增大的可逆反应，减小压强，有利于平衡正向移动；
①①采取控制变量法分析，探究水蒸气的含量对反应的影响结果，应保持温度、压强、催化剂等体积相同，不涉及反应速率问题；
②保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向气体体积增大的方向移动；
③压缩体积，压强增大，瞬间正逆速率都增大，平衡逆向移动，逆反应速率增大更多；
（4）升高温度、增大压强、增大浓度、使用催化剂等可以加快反应速率，要提高反应物的转化率，应是使平衡正向移动，但不能只增大乙苯的浓度，否则转化率降低．

解答 解：（1）由图可知，温度越高苯乙烯的产率越高，说明升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，则△H＞0，平衡常数K_500℃＞K_400℃，
故答案为：＞；＞；
（2）A．混合气体总质量不变，恒温恒压下，随反应进行容器容积增大，混合气体的密度减小，当混合气体的不再变化时，反应到达平衡，故A正确；
B．可逆反应到达平衡时各组分的含量不变，氢气的体积分数保持不变，说明到达平衡，故B正确；
C．氢气、苯乙烯的生成速率之比等于其化学计量数之比，始终保持不变，故C错误；
D．单位时间内消耗的n（乙苯）等于生成的n（H₂），均表示正反应速率，反应始终按该比例关系进行，故D错误，
故选：AB；
（3）正反应为体积增大的可逆反应，减小压强，平衡逆向移动，所以从压强因素分析，为提高乙苯的转化率，应采用低压的生产条件，故答案为：低压；
①探究水蒸气的含量对反应的影响结果，应保持温度、压强、催化剂等体积相同，不涉及反应速率问题，
故选：AC；
②正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动，提高乙苯的平衡转化率，
故答案为：正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动；
③压缩体积，压强增大，瞬间正逆速率都增大，平衡逆向移动，逆反应速率增大更多，正逆反应速率的变化情况如图：，
故答案为：；
（4）正反应为气体体积增大的吸热反应，既要提高化学反应速率，又要提高反应物的转化率，应采取的措施是：升高温度等，
故答案为：升高温度．

点评 本题考查化学平衡影响因素、化学平衡状态判断、化学平衡图象等，综合考查学生阅读获取信息能力、应用知识分析解决问题能力，难度中等．