Question

1．苯乙烷（C₈H₁₀）可生产塑料单体苯乙烯（C₈H₈），其反应原理是C₈H₁₀（g）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$C₈H₈（g）+H₂（g）△H=+125kJ•mol^-1
某温度下，将0.40mol苯乙烷，充入2L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的量，得到数据如表：

时间/min	0	10	20	30	40
n（C8H10）/mol	0.40	0.30	0.26	n2	n3
n（C8H8）/mol	0.00	0.10	n1	0.16	0.16

（1）当反应进行到20min时，该段时间内H₂的平均反应速率是0.0035mol/（L•min）．
（2）该温度下，该反应的化学平衡常数是0.053（保留两位有效数字）．
（3）若保持其他条件不变，用0.40mol H₂（g）和0.40mol C₈H₈（g）合成C₈H₁₀（g），当有30kJ热量放出时，该反应中H₂的转化率是60%．

Answer 1

分析 （1）将0.40mol苯乙烷，充入2L真空密闭容器中发生反应，20min后，剩余0.26mol，减少了0.14mol，
                    C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）
起始（mol）    0.40            0             0
变化（mol）  0.14            0.14       0.14
20min（mol） 0.26          0.14        0.14
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（2）30min到40min时，n（C₈H₈）不再变化，说明30min时反应达到平衡状态，根据平衡常数计算公式计算，K=$\frac{c（{C}_{8}{H}_{8}）c（{H}_{2}）}{c（{C}_{8}{H}_{10}）}$；
（3）根据C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）△H=125kJ•mol^-1，可知 C₈H₈（g）+H₂（g）?C₈H₁₀（g）△H=-125kJ•mol^-1，有30kJ热量放出时，消耗的H₂量为0.24mol，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%．

解答 解：（1）将0.40mol苯乙烷，充入2L真空密闭容器中发生反应，20min后，剩余0.26mol，减少了0.14mol，
                    C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）
起始（mol）    0.40            0             0
变化（mol）  0.14            0.14       0.14
20min（mol） 0.26          0.14        0.14
v（H₂）=$\frac{\frac{0.14mol}{2L}}{20min}$=0.0035mol/（L•min）
故答案为：0.0035mol/（L•min）；
（2）C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）
起始（mol/L）  0.20            0              0
变化（mol/L）  0.08         0.08        0.08
30min（mol/L） 0.12        0.08       0.08
化学平衡常数K=$\frac{c（{C}_{8}{H}_{8}）c（{H}_{2}）}{c（{C}_{8}{H}_{10}）}$=$\frac{0.08×0.08}{0.12}$=0.053；
故答案为：0.053；
（3）根据C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）△H=125kJ•mol^-1，可知 C₈H₈（g）+H₂（g）?C₈H₁₀（g）△H=-125kJ•mol^-1，有30kJ热量放出时，消耗的H₂量为0.24mol，所以氢气转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.24mol}{0.4mol}$×100%=60%，
故答案为：60%．

点评 本题考查化学平衡及其相关计算，难度中等，主要是反应速率、平衡常数、转化率和平衡三行计算的分析应用，掌握基础是解题关键．