Question

苯乙烯是重要的基础有机原料．工业中用乙苯（C₆H₅-CH₂CH₃）为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯（C₆H₅-CH=CH₂）的反应方程式为：
C₆H₅-CH₂CH₃（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）△H₁
（1）向体积为VL的密闭容器中充入a mol乙苯，反应达到平衡状态时，平衡体系组成（物质的量分数）与温度的关系如图所示：
由图可知：在600℃时，平衡体系中苯乙烯的物质的量分数为25%，则：
①氢气的物质的量分数为

 

；乙苯的物质的量分数为

 

；
②乙苯的平衡转化率为

 

；
③计算此温度下该反应的平衡常数（请写出计算过程）．
（2）分析上述平衡体系组成与温度的关系图可知：△H₁

 

0（填“＞、=或＜”）．
（3）已知某温度下，当压强为101.3kPa时，该反应中乙苯的平衡转化率为30%；在相同温度下，若反应体系中加入稀释剂水蒸气并保持体系总压为101.3kPa，则乙苯的平衡转化率

 

30%（填“＞、=、＜”）．
（4）已知：
3C₂H₂（g）?C₆H₆（g）△H₂
C₆H₆（g）+C₂H₄（g）?C₆H₅-CH₂CH₃（g）△H₃则反应3C₂H₂（g）+C₂H₄（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）的△H=

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,化学平衡常数的含义

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）用三行式求出平衡时各组分的物质的量，然后应用

该物质的物质的量

平衡混合体系的总量

×100%解相关问题；仍然根据三行式求出平衡时各组的浓度，最后代入平衡常数表达式；
（2）由图可知温度升高，氢气平衡的物质量分数在增加，所以平衡正向移动，正反应为吸热反应；
（3）根据平衡移动原理，若反应体系中加入稀释剂，向计量数增加的方向移动；
（4）用盖斯定律解题．

解答： 解：（1）①C₆H₅-CH₂CH₃（g）?C₆H₅-CH=CH₂（g）+H₂（g）
起始量     a mol               0           0
变化量     x mol             x mol        x mol
平衡量   （a-x）mol          x mol         x mol
由题可知：

x

a-x+2x

×100%=25%，则x=

1

3

a，
即：a-x=2x，因为平衡体系中苯乙烯的物质的量分数为25%，则氢气的物质的量分数为25%，乙苯的物质的量分数为50%，
故答案为：25%；50%； 
 ②乙苯的平衡转化率为

x mol

amol

×100%=33%，故答案为：33%；  
③C₆ H₅-CH₂ CH₃ （g）?C₆ H₅-CH=CH₂ （g）+H₂（g）
起始浓度/（ mol?L^-1）：

a

V

        0           0
变化浓度/（ mol?L^-1）：

a

3V

      

a

3V

         

a

3V

平衡浓度/（ mol?L^-1）：

2a

3V

       

a

3V

       

a

3V

K=

a 3V × a 3V

2a 3V

=

a

6V

，
故答案为：

a

6V

；          
（2）由图可知温度升高氢气平衡的物质量分数在增加，平衡正向移动，正反应为吸热反应，故答案为：＞；
（3）在相同温度下，若反应体系中加入稀释剂，根据平衡移动原理，向计量数增加的方向移动，即正向移动，转化率增加，故答案为：＞；
（4）由盖斯定律可知，目标反应可由①式+②式+③式得，所以反应热为△H₁+△H₂+△H₃，故答案为△H₁+△H₂+△H₃．

点评：本题考盖斯定律的应用，化学平衡常数的计算，以及三行式来求反应的转化率，难度中等．