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，其能量变化情况如下如图1

（1）总反应△H=

 

．
（2）下列叙述不能说明反应体系已达到平衡状态的是

 

．
A．v_正（CO）=v_逆（CO）          B．消耗1mol CO₂同时生成1mol H₂O
C．c（CO₂）=c（CO）            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实验III使用9.0molHe的目的是

 

．
③经实验测得，三组实验中乙苯的转化随时间变化如图2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：化学平衡状态的判断,反应热和焓变,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：化学反应中的能量变化,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化学反应的平衡常数表达K=

各个生成物平衡浓度系数次方的乘积

各个反应物平衡浓度系数次方的乘积

，据此来书写；
②根据实验目的和对照试验知识来回答判断；
③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）反应①+反应②得到：，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），正、逆反应速率的比值恒定，说明正逆反应速率是相等的，所以达到了化学平衡状态，故A错误；
B．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B正确；
C．c（CO₂）=c（CO）不是化学平衡状态的特征，故C正确；
 D．反应前后气体物质的量改变，质量守恒，混合气体的平均相对分子质量会改变，当M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=

各个生成物平衡浓度系数次方的乘积

各个反应物平衡浓度系数次方的乘积

=

c(苯乙烯)?c(H2)

c(乙苯)

，
故答案为：

c(苯乙烯)?c(H2)

c(乙苯)

；
②实验III使用9.0molHe，在改变CO₂用量的同时，可以保持反应体系的压强不变，
故答案为：在改变CO₂用量的同时，保持反应体系的压强不变；
③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、浓度熵规则、化学平衡的计算等知识，注意知识的归纳和整理是关键，难度大．