Question

13．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：
CH₂CH₃（g）$\stackrel{催化剂}{?}$=CH₂（g）+H₂（g）△=+QkJ．mol^-1
（1）已知  、、H₂（g）的燃烧热（△H）分别为-Q₁ kJ•mol^-1、-Q₂kJ•mol^-1、-Q₃ kJ•mol^-1，写出Q与Q₁、Q₂、Q₃的关系式Q₂+Q₃-Q₁．
（2）500℃时，在恒容密闭容器中，充入a mol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“=”），乙苯的转化率将减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）在实际生产中，常保持总压0.1Mpa不变，并向反应体系加入稀释剂，如CO₂、N₂等．反应混合气物质的量之比及反应温度与乙苯（EB）脱氢转化率关系（N₂不参与反应）如图所示．
①由图判断Q＞0（填“＞”或“＜”）．
②A、B两点对应的正反应速率较大的是B．
③A点乙苯的转化率比B点高，原因是保持总压不变，充入N₂，容器体积增大，各组分的浓度同倍数减小，利于反应正向进行，乙苯转化率增大．
④用平衡分压代替平衡浓度计算，其中，分压=总压×物质的量分数．则600℃时的平衡常数K_p=0.019MPa．（保留两位小数）

Answer 1

分析 （1）、、H₂（g）的燃烧热（△H）分别为-Q₁ kJ•mol^-1、-Q₂kJ•mol^-1、-Q₃ kJ•mol^-1，则
①+$\frac{21}{2}$O₂（g）→8CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-Q₁ kJ•mol^-1，
②+10O₂（g）→8CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-Q₂ kJ•mol^-1，
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→2H₂O（l）△H=-Q₃ kJ•mol^-1，
由盖斯定律可知，①-②-③得到CH₂CH₃（g）$\stackrel{催化剂}{?}$=CH₂（g）+H₂（g）；
（2）恒容密闭容器中，物质的量与压强成正比，增大压强平衡逆向移动；
（3）①由图可知，温度越高转化率越大；
②A、B温度相同，乙苯的浓度越大，反应速率越快；
③A点乙苯的转化率比B点高，与充入N₂，容器体积增大，平衡正向移动有关；
④CH₂CH₃（g）$\stackrel{催化剂}{?}$=CH₂（g）+H₂（g）
开始    a                                                  0                       0
转化  0.4a                                               0.4a                   0.4a
平衡 0.6a                                               0.4a                    0.4a
分压=总压×物质的量分数，则分压分别为0.1Mpa×$\frac{3}{7}$、0.1Mpa×$\frac{2}{7}$、0.1Mpa×$\frac{2}{7}$
Kp=$\frac{0.1Mpa×\frac{2}{7}×0.1Mpa×\frac{2}{7}}{0.1Mpa×\frac{3}{7}}$，以此来解答．

解答 解：（1）、、H₂（g）的燃烧热（△H）分别为-Q₁ kJ•mol^-1、-Q₂kJ•mol^-1、-Q₃ kJ•mol^-1，则
①+$\frac{21}{2}$O₂（g）→8CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-Q₁ kJ•mol^-1，
②+10O₂（g）→8CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-Q₂ kJ•mol^-1，
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→2H₂O（l）△H=-Q₃ kJ•mol^-1，
由盖斯定律可知，①-②-③得到CH₂CH₃（g）$\stackrel{催化剂}{?}$=CH₂（g）+H₂（g）；
则（-Q₁ kJ•mol^-1）-（-Q₂ kJ•mol^-1）-（-Q₃ kJ•mol^-1）=+Q kJ•mol^-1，即Q=Q₂+Q₃-Q₁，
故答案为：Q₂+Q₃-Q₁；
（2）恒容密闭容器中，物质的量与压强成正比，充入a mol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；增大压强平衡逆向移动，乙苯的转化率将减小；
故答案为：＜；减小；
（3）①由图可知，温度越高转化率越大，则升高温度，平衡正向移动，Q＞0，故答案为：＞；
②A、B温度相同，B点乙苯的浓度大，则B点反应速率大，故答案为：B；
③A点乙苯的转化率比B点高，原因是保持总压不变，充入N₂，容器体积增大，各组分的浓度同倍数减小，利于反应正向进行，乙苯转化率增大，
故答案为：保持总压不变，充入N₂，容器体积增大，各组分的浓度同倍数减小，利于反应正向进行，乙苯转化率增大；
④CH₂CH₃（g）$\stackrel{催化剂}{?}$=CH₂（g）+H₂（g）
开始    a                                                  0                       0
转化  0.4a                                               0.4a                   0.4a
平衡 0.6a                                               0.4a                    0.4a
分压=总压×物质的量分数，则分压分别为0.1Mpa×$\frac{3}{7}$、0.1Mpa×$\frac{2}{7}$、0.1Mpa×$\frac{2}{7}$
Kp=$\frac{0.1Mpa×\frac{2}{7}×0.1Mpa×\frac{2}{7}}{0.1Mpa×\frac{3}{7}}$=0.019MPa，
故答案为：0.019MPa．

点评 本题考查化学平衡计算及平衡移动，为高频考点，把握Kp的计算、化学平衡移动的影响为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，题目难度不大．