Question

【题目】苯乙烯（）是生产各种塑料的重要单体，可通过乙苯催化脱氢制得：

（g）（g）+H2（g）△H

（1）已知：

化学键	C-H	C-C	C=C	H-H
键能/kJ/mol	412	348	612	436

计算上述反应的△H＝________kJ·mol－1。

（2）500℃时，在恒容密闭容器中，充入amol乙苯，反应达到平衡后容器内气体的压强为P；若再充入bmol的乙苯，重新达到平衡后容器内气体的压强为2P，则a_______b（填“＞”“＜”或“=”），乙苯的转化率将________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）工业上，通常在乙苯（EB）蒸气中掺混N2（原料气中乙苯和N2的物质的量之比为1︰10，N2不参与反应），控制反应温度600℃，并保持体系总压为0.1Mpa不变的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图

①A、B两点对应的正反应速率较大的是________。

②掺入N2能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实____________。

③控制反应温度为600℃的理由是__________

Answer 1

【答案】+124 ＜ 减小 B 正反应方向气体分子数增加，相当于起减压的效果，平衡正向移动 600℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大

【解析】

(1)根据苯乙烯的制备原理，反应中苯基部分键能不变，反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能；

(2)根据恒温恒压下，气体的压强与物质的量成正比，假设再充入amol的乙苯，相当于对原反应加压，平衡逆向移动，压强小于2p，现在压强为2p，则加入乙苯的量大于a，加压，平衡逆向移动，转化率减小；

(3)①A、B两点的温度和压强都相等，分析AB两点的浓度大小；

②掺入N2相当于稀释，减压，平衡正向移动；

③根据图像可知，600℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高，温度较低，速率减慢，温度太高，催化剂的活性降低；

(1)根据苯乙烯的制备原理，反应中苯基部分键能不变，反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能；△H＝(348+412×5)kJ·mol－1-(612 +412×3 +436)kJ·mol－1=124 kJ·mol－1；

(2)根据恒温恒压下，气体的压强与物质的量成正比，充入amol乙苯，反应达到平衡后容器内气体的压强为P，再充入amol的乙苯，相当于对原反应加压，平衡逆向移动，重新平衡时，气体的压强小于2P，若达到新平衡后容器内气体的压强为2P，则a ＜b，其他条件相同时，增大压强，平衡逆向移动，乙苯的转化率减小；

(3)①由题图可知，A、B两点的温度和压强都相等，但B点乙苯的浓度大于A点，反应物浓度越大，速率越快，正反应速率B点大于A点；

②该反应的正反应为气体分子数增加的反应，加入氮气稀释，相当于减压的效果，减小压强，平衡正向移动，乙苯的转化率增大；

③由题图可知，600℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高，该反应为吸热反应，温度过低，速率慢，乙苯的平衡转化率低，若温度过高，苯乙烯的转化率下降，高温可能使催化剂的活性降低，且耗能。