题目内容

17．苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一，在工业上，苯乙烯可由乙苯与CO2催化脱氢制得，总反应原理如下：（g）+CO2（g）?（g）+CO（g）+H2O（g）
回答下列问题：
（1）乙苯在CO2气氛中的脱氢反应可分两步进行：

如图乙苯与CO2总反应的△H=-166kJ/mol；该反应自发进行的条件是D（填序号）
A．高温下自发　　B．低温下自发   C．任何温度下不自发　 D．任何温度下自发
（2）在温度为T1时乙苯与CO2反应的平衡常数K=0.5，在2L密闭容器中加入乙苯与CO2反应到某时刻测得混合物各组分的物质的量均为1.0mol．该时刻化学反应CO2的v正=v逆（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）在温度为T2密闭容器中，乙苯与CO2的起始浓度分别为2.0mol/L，3.0mol/L，设起始压强 为P0，平衡后总压强为P，达到平衡时苯乙烯的浓度为=$\frac{5（P-P{\;}_{0}）}{P{\;}_{0}}$mol/L，乙苯的转化率为$\frac{2.5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$×100%，（用含有P、P0符号表示）
（4）写出由苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的方程式：n$\stackrel{一定条件}{→}$，该聚合物的链节为．

分析 （1）由图可知，反应①热化学方程式为：（g）→（g）+H2（g）△H=-125kJ/mol，
反应②热化学方程式为：H2（g）+CO2（g）=CO（g）+H2O（g）△H=-41kJ/mol，
根据盖斯定律，①+②可得：（g）+CO2（g）?（g）+CO（g）+H2O（g）；
正反应为熵增的过程，△H-T△S＜0反应自发进行；
（2）计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行，进而判断v正、v逆相对大小；
（3）设乙苯的浓度变化量为xmol/L，表示出平衡时各物质的浓度，再利用压强之比等于混合气体总浓度之比列方程计算解答；
（4）苯乙烯在一定条件下发生加聚反应生成聚苯乙烯，链接为重复单元．

解答 解：（1）由图可知，反应①热化学方程式为：（g）→（g）+H2（g）△H=-125kJ/mol，
反应②热化学方程式为：H2（g）+CO2（g）=CO（g）+H2O（g）△H=-41kJ/mol，
根据盖斯定律，①+②可得：（g）+CO2（g）?（g）+CO（g）+H2O（g），故△H=-125kJ/mol-41kJ/mol=-166kJ/mol，
由于△H-T△S＜0反应自发进行，正反应为熵增的过程，△S＞0，而正反应△H＜0，则△H-T△S＜0，故任何温度下都可以自发进行，
故答案为：-166kJ/mol；D；
（2）此时浓度商Qc=$\frac{\frac{1}{2}×\frac{1}{2}×\frac{1}{2}}{\frac{1}{2}×\frac{1}{2}}$=0.5=平衡常数K，处于平衡状态，则CO2的v正=v逆，
故答案为：=；
（3）设乙苯的浓度变化量为xmol/L，则：
      （g）+CO2（g）?（g）+CO（g）+H2O（g）
初始浓度：2.0         3.0          0          0       0
变化浓度：x           x            x          x       x
平衡浓度：2.0-x       3.0-x        x          x       x
则$\frac{5+x}{5}$=$\frac{P}{{P}_{0}}$，解得x=$\frac{5（P-P{\;}_{0}）}{P{\;}_{0}}$，
则平衡时苯乙烯的浓度为$\frac{5（P-P{\;}_{0}）}{P{\;}_{0}}$mol/L，
乙苯的转化率为$\frac{\frac{5（P-P{\;}_{0}）}{P{\;}_{0}}mol/L}{2mol/L}$×100%=$\frac{2.5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$×100%，
故答案为：$\frac{5（P-P{\;}_{0}）}{P{\;}_{0}}$mol/L；$\frac{2.5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$×100%；
（4）苯乙烯在一定条件下发生加聚反应生成聚苯乙烯，反应方程式为：n$\stackrel{一定条件}{→}$，链接为其重复单元，
故答案为：n$\stackrel{一定条件}{→}$；．

点评 本题考查反应热计算、化学平衡常数计算、平衡常数应用、平衡状态判断等，难度中等，注意判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡．

练习册系列答案
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7．下列叙述不正确的是（　　）
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D．能源的开发和利用情况可以衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平
8．下列说法正确的是（　　）
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5．在下列有FeCl3溶液参加的反应中，与Fe3+水解有关的反应是
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12．对于下列物质中划线元素化合价分析错误的是（　　）
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①②③④
A．0种B．1种C．2种D．3种

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