Question

苯乙烷（ -C₂H₅）可生产塑料单体苯乙烯（-CH=CH₂），其原理反应是：
-C₂H₅（g） -CH=CH₂（g）+H₂（g）；△H=+125kJ?mol^-1．某温度下，将0.40mol      -C₂H₅（g）充入2L真空密闭容器中发生反应，测定该容器内的物质，得到数据如下表：

时间/min		10	20	30	40
n（-C2H5）/mol	0.40	0.30	0.26	n2	n3
n（-CH=CH2）/mol	0.00	0.10	n1	0.16	0.16

（1）n₁=______mol，计算该反应的平衡常数，K=______．
（2）工业上常以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂（不参与反应）．-C₂H₅（g）的平衡转化率与水蒸气的用量、体系总压强的关系如图1所示．当其它条件不变时，水蒸气的用量越大，平衡转化率将______（填“越大”、“越小”或“不变”），原因是______．
（3）副产物H₂用做氢氧燃料电池．写出酸性条件下，该电池正极的电极反应式______．
（4）在相同条件下，若最初向该容器中充入-CH=CH₂（g）和H₂（g），假设在40min时达到上述同样的平衡状态，请在图2中画出并标明该条件下 -C₂H₅（g）和-CH=CH₂（g）的浓度c随时间t变化的曲线______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据-C₂H₅物质的量的变化计算反应速率，根据平衡时各物质的浓度计算平衡常数；
（2）根据分压对平衡移动的影响分析；
（3）酸性氢氧燃料电池中，正极发生还原反应；
（4）苯乙烯曲线变化趋势在减小，弓向时间轴，且起点（0，0.20）、终点在（40，0.08）；苯乙烷曲线变化趋势在增大，弓向浓度轴，且起点（0，0）、终点（40，0.12）．
解答：解：（1）20min时，-C₂H₅的物质的量为0.26mol，变化的物质的量为0.40mol-0.26mol=0.14mol，
根据方程式-C₂H₅（g） -CH=CH₂（g）+H₂（g）可知，
生成-CH=CH₂0.14mol，
    -C₂H₅（g） -CH=CH₂（g）+H₂（g）
起始：0.40mol                          0                   0
转化：0.16mol                         0.16mol             0.16mol
平衡：0.24mol                         0.16mol              0.16mol
平衡时：c（-C₂H₅）=0.12mol/L，c（-CH=CH₂）=0.08mol/L，c（H₂）=0.08mol/L，
k==0.053 mol?L^-1，
故答案为：0.14； 0.053 mol?L^-1；
（2）由化学方程式可知，增大压强，平衡向逆反应方向移动，则体系总压强一定时，水蒸气的分压越大，平衡体系的分压越小，平衡向气体体积增大的方向移动，所以转化率增大，
故答案为：大；体系总压强一定时，水蒸气的分压越大，平衡体系的分压越小，平衡向气体体积增大的方向移动；
 （3）酸性氢氧燃料电池中，正极上氧气得电子发生还原反应，反应的电极方程式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，
故答案为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（4）在相同条件下，若最初向该容器中充入-CH=CH₂（g）和H₂（g），假设在40min时达到上述同样的平衡状态，平衡时，c（-C₂H₅）=0.12mol/L，c（-CH=CH₂）=0.08mol/L，c（H₂）=0.08mol/L，起点（0，0.20）、终点在（40，0.08）；苯乙烷曲线变化趋势在增大，弓向浓度轴，且起点（0，0）、终点（40，0.12），则图象为，故答案为：．
点评：本题考查化学平衡问题，题目难度中等，本题易错点为（2），注意水蒸气产生的分压对化学平衡的影响．