Question

苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一．在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO₂催化脱氢制得．总反应原理如下：+CO₂（g）?+CO（g）+H₂O（g）△H
回答下列问题：
（1）乙苯在CO₂气氛中的反应可分两步进行：
?+H₂（g）△H₁=+117.6kJ/mol
H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=+41.2kJ/mol
由乙苯制取苯乙烯反应的△H=

 

．
（2）在温度为T₁时，该反应的平衡常数K=0.5mol/L．在2L的密闭容器中加入乙苯与CO₂，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol．
①该时刻化学反应

 

（填“是”或“不是”）处于平衡状态；
②下列叙述能说明乙苯与CO₂在该条件下反应已达到平衡状态的是

 

（填正确答案编号）；
a、正、逆反应速率的比值恒定
b、c（CO₂）=c（CO）
c、混合气体的密度不变d、CO₂的体积分数保持不变
③若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡时，则乙苯的物质的量浓度

 

（填正确答案编号）
a、大于0.5mol/L    b、小于0.5mol/L     c、等于0.5mol/Ld、不确定
（3）在温度为T₂时的恒容器中，乙苯、CO₂的起始浓度分别为2.0mol/L和3.0mol/L，设反应平衡后总压强为P、起始压强为P₀，则反应达到平衡时苯乙烯的浓度为

 

，乙苯的转化率为

 

（均用含P₀、P的表达式表示）．
（4）写出由苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

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）①根据浓度熵规则计算Qc是否等于K来计算；
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将反应改为恒压绝热条件下进行，根据压强和温度对化学平衡移动的影响来回答；
（3）根据化学反应前后，反应中气体的物质的量之比等于压强之比来回答；
（4）苯乙烯中的碳碳双键可以发生加聚反应得到聚苯乙烯．

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=+117.6kJ/mol+41.2kJ/mol
=+158.8KJ/mol，
故答案为：+158.8KJ/mol；
（2）①反应进行到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol，即浓度都是0.5mol/L，此时Qc=

0．53

0．52

=0.5=K，所以达到化学平衡状态，
故答案为：是；
②a、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正确；
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错误；
c、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c错误；
d、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d正确．
故选ad；
③该反应为正向吸热、气体体积增大的反应，若维持恒压绝热，则相当于在原平衡基础降温同时增加容器容积，二者对乙苯的浓度影响不能判定，故答案为：d；
（3）已知信息，设乙苯的变化浓度是x，则 
               
      初始浓度：2.0         3.0         0          0        0
      变化浓度：x             x         x          x        x
      平衡浓度：2.0-x         3.0-x      x           x        x
则

2.0-x+3.0-x+3x

5.0

=

P

P0

，解得x=

5(P-P0)

P0

，则反应达到平衡时苯乙烯的浓度为

5(P-P0)

P0

，乙苯的转化率为

5(P-P0)

2P0

×100%=

2.5(P-P0)

P0

×100%，
故答案为：

5(P-P0)

P0

；

5(P-P0)

2P0

×100%；
（4）苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式为：，故答案为：．

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，难度不大．