题目内容
【题目】苯乙烯是一种重要的化工原料，可采用乙苯催化脱氢法制备，反应如下：
(g)
(g)+H2(g) ΔH = +117.6kJ·mol-1
(1)往刚性恒容容器中同时通入乙苯和水蒸气，测得容器总压和乙苯转化率随时间变化结果如图所示。
①平衡时，p(H2O)=_________，平衡常数Kp=_________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，请列式计算)
②下列说法正确的是_________
A．当混合气体的平均相对分子质量不再改变，反应达到平衡状态
B．增加通入水蒸气的量，有利于乙苯转化率的高
C．若将该反应置于恒压容器中反应，其他起始条件相同，乙苯的转化率将减小
D．仅往该刚性恒容容器中通入和上述等量的乙苯，其他条件相同，平衡时氢气的分压不变
(2)CO2气氛下乙苯催化脱氢可同时存在以下两种途径：
①请画出途径1的能量和反应过程的图像，并作适当标注______________
②途径I的反应历程如图所示，下列说法正确的是_________
A. CO2为氧化剂
B. 状态1到状态2形成了O-H键
C. 中间产物只有(
)
D. 该催化剂可提高乙苯的平衡转化率
③刚性容器中，在催化剂作用下，一定时间内p(CO2)与乙苯转化率关系如图分析，则p(CO2)为15kPa时，乙苯转化率最高的可能原因_________
【答案】80kPa 45 AD 
AB 一定时间内，低于15 kPa时，二氧化碳分压低，反应速率慢，所以乙苯转化率低，高于15 kPa时，二氧化碳分压高，过多的占据了催化剂表面，阻碍了乙苯的吸附，导致反应速率减慢
【解析】
(1)①由图可知，起始时容器的总压强为100 kPa，平衡时，总压强为115 kPa，则
，根据反应方程式
(g)
(g)+H2(g)的比例关系，利用差量法计算转化量，进而计算平衡时各气体的压强，再计算Kp；
②根据平衡状态的判断依据和外界因素对平衡移动的影响进行分析；
(2)①先根据盖斯定律计算△H1=△H2+△H3，再画出途径1的能量和反应过程的图像；
②反应过程中CO2转化为CO，C的化合价降低，被还原；状态1到状态2过程中在催化剂表面生成了”HO-C=O“和
等中间产物；催化剂可加快反应速率，但不影响平衡移动，据此分析解答；
③由途径I的反应历程可知，乙苯催化脱氢被催化剂吸附，在催化剂表面进行，随着CO2压强增大，反应物浓度增大，反应速率加快，但压强过大时，会导致催化剂吸附乙苯的机能降低，乙苯平衡转化率反而降低，据此分析解答。
(1)①由图可知，起始时容器的总压强为100 kPa，平衡时，总压强为115 kPa，则，根据反应方程式(g)(g)+H2(g)的比例关系和差量法可知，乙苯的分压减少了p转(乙苯) =15 kPa，
，解得p始(乙苯)=20 kPa，则p(H2O)=100kPa-20kPa=80 kPa，，平衡时，p平(乙苯)=20 kPa-15 kPa=5 kPa，p平(苯乙烯)=15kPa，p平(H2)=15kPa，则
，故答案为：80kPa；45；
②A. 混合气体的总质量不变，随着反应的进行，气体物质的量逐渐增大，平均相对分子质量是一个变量，则当混合气体的平均相对分子质量不再改变时，反应达到平衡状态，故正确；
B. 增加通入水蒸气的量，不改变反应体系中各气体的浓度，因此对该平衡无影响，不能提高乙苯的转化率，故错误；
C. 若将该反应置于恒压容器中反应，其他起始条件相同，随着反应的进行，气体物质的量增大，容器的容积随之增大，因此相对与原平衡来说，相当于减压，减压平衡正向移动，乙苯的转化率将增大，故错误；
D. 水蒸气不影响该反应的平衡状态，因此仅往该刚性恒容容器中通入和上述等量的乙苯，其他条件相同，平衡时氢气的分压不变，故正确；
故答案为：AD；
(2)①由图可知，△H1=△H2+△H3=+117.6kJ/mol+（+41.6kJ/mol）=+159.2kJ/mol，即a=+159.2，则途径1的能量和反应过程的图像可表示为：
；
②A. 反应过程中CO2转化为CO，C的化合价降低，被还原，是氧化剂，故A正确；
B. 状态1到状态2过程中在催化剂表面生成了“HO-C=O”等中间产物，形成了O-H键，故B正确；
C. 状态1到状态2过程中在催化剂表面生成了“HO-C=O”和等中间产物，故C错误；
D. 催化剂可加快反应速率，但不影响平衡移动，故催化剂不能提高乙苯的平衡转化率，
故D错误；故答案为：AB
③由途径I的反应历程可知，乙苯催化脱氢被催化剂吸附，在催化剂表面进行，随着CO2压强增大，反应物浓度增大，反应速率加快，乙苯平衡转化率逐渐增大，但压强过大时，会导致催化剂吸附乙苯的机能降低，乙苯平衡转化率反而降低，所以p(CO2)为15kPa时乙苯平衡转化率最高，故答案为：一定时间内，低于15 kPa时，二氧化碳分压低，反应速率慢，所以乙苯转化率低，高于15 kPa时，二氧化碳分压高，过多的占据了催化剂表面，阻碍了乙苯的吸附，导致反应速率减慢。
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