Question

12．工业上采用乙苯与CO₂脱氢生产重要化工原料苯乙烯：
（g）+CO₂（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g）△H=-166KJ/mol
（1）在3L密闭容器内，乙苯与CO₂的反应在三种不同的条件下进行实验，乙苯、CO₂的起始浓度分别为1.0mol/L和3.0mol/L，其中实验Ⅰ在T1℃，0.3MPa，而实验II、III分别改变了实验其他条件；乙苯的浓度随时间的变化如图Ⅰ所示．

①实验I乙苯在0-50min时的反应速率为0.012mol/（L•min）
②实验Ⅱ可能改变条件的是催化剂
③图II是实验Ⅰ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线，请在图II中补画实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线．
（2）若实验Ⅰ中将乙苯的起始浓度改为1.2mol/L，其他条件不变，乙苯的转化率将减小（填“增大”、“减小”或“不变”），计算此时平衡常数为0.225．

Answer 1

分析 （1）①实验I乙苯在0-50min内浓度变化量为（1-0.4）mol/L=0.6mol/L，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
②实验Ⅱ与实验I相比，反应速率加快，但平衡不移动，应是加入催化剂；
③实验Ⅲ与实验I相比，反应速率加快，开始阶段相同时间内实验Ⅲ中苯乙烯的体积分数较大，但平衡时乙苯的浓度增大，平衡逆向移动，平衡时苯乙烯的体积分数小于实验I；
（2）若实验I中将乙苯的起始浓度改为1.2mol/L，其他条件不变，等效压强增大到达平衡后在移走部分二氧化碳，增大压强平衡逆向移动，移走二氧化碳平衡逆向移动；
计算实验Ⅰ中平衡时时各组分的浓度，代入平衡常数K=$\frac{c（{C}_{6}{H}_{5}CH=C{H}_{2}）×c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（{C}_{6}{H}_{5}C{H}_{2}C{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$计算．

解答 解（1）①根据图I中可知，0-50min时乙苯的浓度变化为：1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，则乙苯的反应速率v=$\frac{0.6mol/L}{50min}$=0.012mol/（L•min），故答案为：0.012mol/（L•min）；
②实验Ⅱ与实验I相比，反应速率加快，但平衡不移动，应是加入催化剂，故答案为：加催化剂；
③实验Ⅲ与实验I相比，反应速率加快，开始阶段相同时间内实验Ⅲ中苯乙烯的体积分数较大，但平衡时乙苯的浓度增大，平衡逆向移动，平衡时苯乙烯的体积分数小于实验I，则实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线为，
故答案为：；
（2）若实验I中将乙苯的起始浓度改为1.2mol/L，其他条件不变，等效压强增大到达平衡后在移走部分二氧化碳，增大压强平衡逆向移动，移走二氧化碳平衡逆向移动，故所以乙苯的转化率减小；
根据图I中实验1可知，0-50min时乙苯的浓度变化为1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L 
                C₆H₅CH₂CH₃+CO₂?C₆H₅CH=CH₂ +CO+H₂O
起始浓度（mol/L）：1.0      3.0     0      0    0
反应浓度（mol/L）：0.6      0.6     0.6    0.6  0.6
平衡浓度（mol/L）：0.4      2.4     0.6    0.6  0.6
则平衡常数K=$\frac{c（{C}_{6}{H}_{5}CH=C{H}_{2}）×c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（{C}_{6}{H}_{5}C{H}_{2}C{H}_{3}）×c（C{O}_{2}）}$=$\frac{0.6×0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.225，
故答案为：减小；0.225．

点评 本题考查化学平衡影响因素、反应速率计算、化学平衡常数的计算，题目难度中等，（1）中作图为易错点，学生容易考虑到达平衡时间及苯乙烯体积分数，易忽略开始阶段相同时间内实验Ⅲ中苯乙烯的体积分数较大．