Question

【題目】苯乙烯是重要的化工原料，可由乙烯、乙炔為原料合成。反應(yīng)過程如下所示：

乙炔聚合：3C2 H2 (g)C6H6 (g) H1

合成乙苯：C6H6(g)+C2H4(g)C6H5CH2CH3(g) H2

乙苯脫氫：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH=CH2 (g)+H2 (g) △H3

(1)乙苯脫氫是合成苯乙烯的關(guān)鍵步驟。某溫度下，向2.0 L恒容密閉容器中充入0.10mol C6H5CH2CH3 (g)，測得乙苯脫氫反應(yīng)時間(t)與容器內(nèi)氣體總壓強(p)的數(shù)據(jù)見下表：

時間t/h	0	1	2	4	8	16	20	25	30
總壓強p/100kPa	4.91	5.58	6.32	7.31	8.54	9.50	9.52	9.53	9.53

①計算該溫度下的平衡常數(shù)K= ______（結(jié)果保留至小數(shù)點后兩位）。

②下列不能說明該溫度下反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是_____（填字母代號）。

a.v(C6H5CH2CH3)=v(H2) b．苯乙烯的體積分數(shù)不變

c．平衡常數(shù)K保持不變 d．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

(2)向體積為3.0 L的恒容密閉容器中充入0. 20 mol C6H5CH2CH3(g)，當乙苯脫氫反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，平衡體系組成（物質(zhì)的量分數(shù)）與溫度的關(guān)系如圖所示。

①該反應(yīng)的H3______0（填“大于”“等于”或“小于”）。

②該平衡體系在600℃時，乙苯的物質(zhì)的量分數(shù)為50%，則氫氣的物質(zhì)的量分數(shù)為_____。若在此溫度下加入水蒸氣作稀釋劑，則乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率將如何變化并簡述理由__________。

(3)苯乙烯能與酸性KMnO4溶液混合反應(yīng)生成苯甲酸(C6H5COOH)。室溫下，向飽和苯甲酸溶液中加入碳酸氫鈉固體使溶液顯中性，則溶液中c(C6H5COOH)：c(C6H5COO-)=___________。（已知：苯甲酸的Ka=6.4×l0-5；碳酸的Kal=4.2×l0-7，Ka2=5.6×l0-ll)

Answer 1

【答案】0.75 mol/L ac大于25% 不變，因為乙苯、苯乙烯、氫氣的濃度沒有改變，平衡不移動1. 5625×10-3（或）

【解析】

（1）①相同條件下壓強之比等于物質(zhì)的量之比，反應(yīng)前后物質(zhì)的量的增大是反應(yīng)的乙苯的物質(zhì)的量，結(jié)合轉(zhuǎn)化率概念計算得到；依據(jù)化學平衡三段式列式計算平衡濃度算出平衡常數(shù)；②根據(jù)化學平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來判斷平衡；（2）①根據(jù)影響化學反應(yīng)速率和平衡移動的因素來回答；②根據(jù)體積分數(shù)的定義式進行計算；若在此溫度下加入水蒸氣作稀釋劑，對濃度沒有影響。（3）根據(jù)電離常數(shù)定義式去解Ka=c(H+)c(C6H5COO-)/c(C6H5COOH)。

(1)①恒溫恒容條件下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，所以由總壓強p和起始壓強p0計算反應(yīng)物乙苯的轉(zhuǎn)化率α（乙苯）的表達式α（乙苯）=（P-P0）/P 0×100%=（P/P0-1）×100%，平衡時乙苯的轉(zhuǎn)化率=(9.53-4.91)/4.91×100%=94.1%，

依據(jù)化學平衡三段式 列式得到；

C6H5CH2CH3(g)C6H5CH=CH2 (g)+H2 (g)

起始量（mol·L－1） 0.050 0 0

變化量（mol·L－1） 0.050×94.1% 0.050×94.1% 0.050×94.1%

平衡量（mol·L－1）0.050（1-94.1%） 0.050×94.1% 0.050×94.1%

K=c(B)·c(C)/c(A)=0.9412×0.0502/0.05×(1-94.1%)=0.75mol·L－1

②a.v(C6H5CH2CH3)=v(H2)，沒有注明正速率還是逆速率，故錯誤；b．苯乙烯的體積分數(shù)不變，說明各組分的濃度不隨著時間的改變而改變，達到了平衡，故正確；c．溫度不變，平衡常數(shù)K保持不變，故錯誤；d．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，混合氣體的質(zhì)量不變，物質(zhì)的量總量不變，達到了平衡，故正確；故選ac。(2)①由圖，升高溫度，氫氣體積分數(shù)增加，平衡正向移動，該反應(yīng)的H3大于0②該平衡體系在600℃時，乙苯的物質(zhì)的量分數(shù)為50%， ，=1/3,則氫氣的物質(zhì)的量分數(shù)為 。若在此溫度下加入水蒸氣作稀釋劑，則乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率將如何變化并簡述理由不變，因為乙苯、苯乙烯、氫氣的濃度沒有改變，平衡不移動 。(3)室溫下，向飽和苯甲酸溶液中加入碳酸氫鈉固體使溶液顯中性，c(H+)=10-7mol·L－1，c(C6H5COO-)=10-7mol·L－1，Ka=c(H+)c(C6H5COO-)/c(C6H5COOH)則溶液中c(C6H5COOH)：c(C6H5COO-)=c(H+)/Ka=10-7/6.4×l0-5=1. 5625×10-3（或）。