Question

工业上以乙苯为原料生产苯乙烯的反应如下：Ph-CH₂CH₃（g）?Ph-CH=CH₂（g）+H₂△H
某研究小组研究温度等因素对该反应的转化率、选择性（又称反应专一性）和产率的影响，分别作了四组实验，实验结果如图：
（1）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强P_B代替物质的量c（B）也可表示平衡常数，记作K_P，则上述反应的平衡常数K_P表达式为：

 

．

（2）根据反应和图1，请判断：△H

 

O（填“＜、=、＞”，下同），△S

 

O；请你选择合适的反应温度

 

．
（3）从压强因素分析，为提高乙苯的转化率，应采用

 

的生产条件，但是对生产设备的要求大大提高．实际工业生产中常采用通入水蒸气的方法．水蒸气的量对反应的影响结果如图2所示．
①在做这四组实验时，应该采用的其他实验条件：

 

．
A．反应温度相同     B．采用不同的催化剂    C．乙苯的流速相同
D．压强都控制在常压下    E．反应相同时间时测定实验数据
②当进料比从7：1增大到20：1时，乙苯的转化率由28%F降到14%，减少了50%，而苯乙烯的选择性由70%降到64%，仅下降不到10%．对反应的选择性而言，温度和压强这两个因素，

 

对反应的选择性影响更大．
（4）下列哪些事实可以说明该反应已达平衡：

 

．
A．水蒸气的体积分数保持不变
B．氢气、苯乙烯的生成速率之比保持不变
C．混合气体的密度不再变化
D．反应的选择性保持不变
（5）一定温度下，在恒压密闭容器中通入物质的量之比为7：1的水蒸气和乙苯，发生上述反应，在t₁时刻达到平衡．保持其他条件不变，此时分离出一定量的水蒸气，在t₂时刻重新达到平衡，请在图3中画出反应再次达平衡的v-t图．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,化学平衡的调控作用,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）K等于生成物的分压之积与反应物的分压之比；
（2）从图示1可见，随温度升高，苯乙烯产率增大，可见反应吸热；又据方程式可见，1mol气体反应生成2mol气体，可知为熵增大反应，据图a分析适宜的温度为580℃；
（3）正反应为体积增大的可逆反应，增大压强，平衡逆向移动；
①在容积可变的密闭容器中分别作了四组实验，探究温度等因素对该反应的产率影响，据此解答；
②温度改变活化分子的百分数，而压强只是改变单位体积内活化分子总数，所以温度对对反应的选择性影响更大；
（4）化学平衡状态的判定关键是v（正）=v（逆），特点是各组分的浓度不变，据此判断；
（5）分离出水蒸气，反应物浓度增大，反应速率加快，但水与乙苯的量之比变减小，导致产率降低，平衡逆向移动，据此画图．

解答： 解：（1）Ph-CH₂CH₃（g）?Ph-CH=CH₂（g）+H₂，所以Kp=

P(H2)?P(Ph-CH=CH2)

P(Ph-CH2CH3)

，故答案为：Kp=

P(H2)?P(Ph-CH=CH2)

P(Ph-CH2CH3)

；
（2）从图示a可见，随温度升高，苯乙烯产率增大，可见反应吸热；又据方程式可见，1mol气体反应生成2mol气体，可知为熵增大反应，据图a分析适宜的温度为580℃，故答案为：＞；＞；580℃；
（3）正反应为体积增大的可逆反应，增大压强，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在容积可变的密闭容器中分别作了四组实验，探究温度等因素、反应相同时间时测定实验数据和压强都控制在常压下对该反应的产率影响，所以应该采用的其他实验条件是反应温度相同、乙苯的流速相同、压强都控制在常压下和反应相同时间时测定实验数据，故选：ACDE；
②温度改变活化分子的百分数，而压强只是改变单位体积内活化分子总数，所以温度对对反应的选择性影响更大，故答案为：温度；
（4）A．水蒸气的体积分数保持不变，说明各物质的量不变，正逆反应速率相等，故正确；
B．氢气、苯乙烯的生成速率之比保持不变，从反应开始到平衡一直不变，故错误；
C．反应是在容积可变的密闭容器中进行，反应前后气体体积不相等，而m不变，故混合气体的密度不再变化时反应处于平衡状态，故正确；
D．反应的选择性保持不变，由图1可知选择性不变，转化率在变，故错误；
故选：AC；
（5）分离出水蒸气，反应物浓度增大，反应速率加快，但水与乙苯的量之比变减小，导致产率降低，平衡逆向移动，所以图象为：，故答案为：．

点评：本题主要考查化学平衡状态的建立以及平衡状态的判断和平衡的移动，题目有一定的难度，特别是（5）的注意反应速率比原平衡快．