Question

【题目】乙苯催化脱氢生产苯乙烯的反应：

（1）一定温度下，将amol乙苯加入体积为VL的密闭容器中，发生上述反应，反应时间与容器内气体总压强的数据如下表．

时间/min	0	10	20	30	40
总压强/1000kPa	1.0	1.2	1.3	1.4	1.4

①平衡时，容器中气体物质的量总和为 mol，乙苯的转化率为
②列式计算此温度下该反应的平衡常数K
（2）根据化学反应原理，分析减小压强对该反应的影响
（3）实际生产的反应在常压下进行，且向乙苯蒸气中掺入水蒸气，利用热力学数据计算得到温度和投料比对乙苯转化率的影响可用图表示．[M=n（H2O）/n（乙苯]

比较图中A，B两点对应平衡常数大小：KAKB
②图中投料比（M1、M2、M3）的大小顺序为
③随着反应的进行，催化剂上的少量积炭使其活性减弱，水蒸气有助于恢复催化剂的活性，原因是（用化学方程式表示）

Answer 1

【答案】
（1）1.4a；40%；
（2）该反应分子数增加，减小压强使平衡右移，乙苯转化率增大，苯乙烯产率增加，减小压强使乙苯浓度减小，反应速率减小
（3）＜；M1＞M2＞M3；C+H2O CO+H2
【解析】解：（1）①容器容积固定，则容器内压强与气体的总物质的量成正比，根据表中数据可知，达到平衡时压强为反应前的1.4倍，则平衡时气体的总物质的量为：amol×1.4=1.4amol；
平衡时气体的物质的量增大：1.4amol﹣amol=0.4amol，设有x mol 乙苯发生转化，

		+	H2	△n
1		1	1	1
xmol				0.4amol

则：x= =0.4amol，
所以乙苯的转化率为： ×100%=40%，
所以答案是：1.4a；40%；
②发生反应为

			+	H2
反应前（mol）	a		0	0
转化（mol）	0.4a		0.4a	0.4a
平衡时（mol）	0.6a		0.4a	0.4a

则该反应的平衡常数为：K= = ，
所以答案是： ；（2）根据反应方程式可知，该反应中气体的分子数增加，则减小压强后平衡右移，乙苯转化率增大，苯乙烯产率增加；减小压强后使乙苯浓度减小，则反应速率减小，
所以答案是：该反应分子数增加，减小压强使平衡右移，乙苯转化率增大，苯乙烯产率增加，减小压强使乙苯浓度减小，反应速率减小；（3）①图象分析可知，随温度升高，乙苯转化率增大，说明升温平衡正向进行，正反应为吸热反应，AB两点B点温度高，平衡正向进行程度大，平衡常数B点大，KA＜KB ，
所以答案是：＜；②乙苯量越多，投料比越小，乙苯转化率越小，据此分析判断M的值，M1＞M2＞M3 ，
所以答案是：M1＞M2＞M3；③催化剂上的少量积炭使其活性减弱，水蒸气有助于恢复催化剂的活性是因为碳和水蒸气在高温下反应生成一氧化碳气体和氢气，除去表面的积碳，反应的化学方程式为：C+H2O CO+H2 ，
所以答案是：C+H2O CO+H2 ．
【考点精析】根据题目的已知条件，利用化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．