Question

【题目】乙苯是一种用途广泛的有机原料，可制备多种化工产品。

(一）制备苯乙烯（原理如反应I所示）：

Ⅰ． △H=+124kJ·mol-1

（1）部分化学键的键能如下表所示：

化学键	C-H	C-C	C=C	H-H
键能/ KJ/mol	412	348	X	436

根据反应I的能量变化，计算X=_________。

（2）工业上，在恒压设备中进行反应I时，常在乙苯蒸气中通入一定量的水蒸气。请用化学平衡理论解释通入水蒸气的原因：_________。

（3）已知吉布斯自由能△G=△H-T△S ,当△G < 0时反应可自发进行。由此判断反应I在_________（填“高温”或“低温”）更易自发进行。

(二）制备α-氯乙基苯（原理如反应Ⅱ所示）：

Ⅱ． △H2＞0

（4）T°C时，向10 L恒容密闭容器中充入2mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)发生反应Ⅱ,乙苯（或Cl2)、 α-氯乙基苯（或HCl)的物质的量浓度（c）随时间（t）变化的曲线如图所示：

①0—2 min内，以HCl表示的该反应速率v(HCI)=_________。

②6 min时，改变的外界条件为_________，该条件下的平衡常数K的数值=_________。

③10 min时，保持其他条件不变，再向容器中充入1 mol乙苯、1 mol Cl2、1 molα-氯乙基苯和1mol HCl,则此时该反应v正_________v逆(填“＞”、“＜”或“=” );若12 min时反应再次达到平衡，则在0-12 min内，Cl2的转化率α=_________。(计算结果保留三位有效数字）

Answer 1

【答案】 612 该反应正向为气体分子数增大的反应，通入水蒸气需增大容器容积，减小体系压强，平衡正向移动，增大反应物的转化率 高温 0.05 molL-1min -1 升高温度 81 V正>V逆 86.7%

【解析】（1）反应热=反应物总键能-生成物总能键能，由有机物的结构可知，应是-CH2CH3中总键能与-CH=CH2、H2总键能之差，设C=C键能为X，则△H=（5×412+348-3×412-X-436）kJmol-1=124kJmol-1，解得X=612kJ/mol；（2）降低压强，平衡向体积增大的方向移动，制备苯乙烯的正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动，提高乙苯的平衡转化率；（3）反应自发进行需要满足，△H-T△S＜0，依据题干条件可知，制备苯乙烯的正反应为气体分子数增大的反应，△S＞0，正反应吸热，△H=+124kJ/mol＞0，所以反应一定是在高温条件下才能自发进行；（4）①T℃时，向10L恒容密闭容器中充人2mol乙苯（g）和2mol Cl2（g）发生反应Ⅱ，2min时氯化氢的浓度是0.1mol/L，则用氯化氢表示的反应速率是0.1mol/L÷2min＝0.05molL-1min -1；②制备α-氯乙基苯的正反应为吸热反应，反应前后气体的体积不变，6min时，乙苯、Cl2的浓度在减小，而α-氯乙基苯和HCl的浓度在增加，反应向正反应方向移动，只能是升高温度；该温度下达到平衡，依据题干条件可知，c（HCl）=0.16mol/L，n（HCl）=1.6mol，

起始（mol） 2 2 0 0

转化（mol） 1.8 1.8 1.8 1.8

平衡（mol） 0.2 0.2 1.8 1.8

反应前后体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则平衡常数为K=；③10min时，乙苯、Cl2、α-氯乙基苯和 HCl的物质的量浓度分别为：0.02mol/L、0.02mol/L、0.18mol/L、0.18mol/L，此时乙苯、Cl2、α-氯乙基苯和 HCl的物质的量浓度比为：1：1：9：9，保持其他条件不变，再向容器中充人1mol 乙苯、1mol Cl2、1mol α-氯乙基苯和l mol HCl，相当于增加反应物的浓度，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率；设转化的乙苯物质的量浓度为x，则

起始（mol/L） 0.3 0.3 0.1 0.1

转化（mol/L） x x x x

平衡（mol/L） 0.3-x 0.3-x 0.1+x 0.1+x

平衡常数为K=(0.1+x)×(0.1+x)/(0.3x)×(0.3x)=81，得x=0.26，所以氯气的转化率是。