Question

8．工业上采用乙苯与CO₂脱氢生产重要化工原料苯乙烯的反应：
+CO₂（g）?+CO（g）+H₂O（l）△H

其中乙苯在CO₂气氛中的反应可分两步进行：
A．?+H₂（g）△H₁=-125kJ/mol

B．H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（l）△H₂=-85kJ/mol
（1）上述乙苯与CO₂反应的反应热△H=-210KJ/mol．
（2）下列叙述不能说明乙苯与CO₂反应已达到平衡状态的是bc．
a．恒温恒压时气体密度不变               b．C（CO₂）=C（CO）
c．消耗1molCO₂同时生成 1molH₂O          d．CO₂的体积分数保持不变
（3）在3L密闭容器内，乙苯与CO₂发生反应．在三种不同的条件下进行实验，乙苯、CO₂的起始浓度均分别为1mol/L和3mol/L，其中实验I在T₁．C、P₁ Pa下，而实验II、III分别改变了某一个实验条件（假设均不影响物质的状态），乙苯的浓度随时间的变化如图1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可能改变条件的是加入催化剂．
③图2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2中补画实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线．
（4）实验I达到平衡后，在该温度下，向该容器中再通入乙苯和CO₂各1mol，重新达到平衡时，乙苯的转化率将减小（填“增大”、“减小”或“不变”），此时平衡常数为0.375．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律将方程A+方程B得到热化学方程式；
（2）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆速率之比等于化学计量数之比（不同物质），各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化；
（3）①根据图I中乙苯的浓度变化，求出反应速率；
②根据图I中实验Ⅱ改变条件平衡不移动，反应速率增大；
③实验Ⅲ中改变条件，由图I可知乙苯的浓度增大，平衡逆移，所以苯乙烯体积分数V%随时间t增大而减小；
（4）平衡由于温度没变K值不变，用原平衡I计算：K=$\frac{0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.375．

解答 解：（1）方程A+方程B得到：，所以该反应的反应热为：△H=△H₁+△H₂=-125-85=-210KJ/mol，
故答案为：-210KJ/mol；
（2）a．反应前后体积不等不变，如密度不变，说明体积不变，可说明达到平衡状态，故a正确；
b．c（CO₂）与c（CO）的浓度是否相等，与反应的起始量和转化率有关，所以当c（CO₂）=c（CO）时，不能说明已经达到平衡状态，故b错误；
c．消耗1molCO₂为正速率，同时生成1molH₂O也是正速率，都是正速率，二者始终相等，不能说明已经达到平衡状态，故c错误；
d．随着反应的进行CO₂的体积分数逐渐减小，当CO₂的体积分数保持不变，即是平衡状态，故d正确；
所以不能说明已达到平衡状态的是bc，
故答案为：b c；
（3）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，则其反应速率为$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.6mol/L}{50min}$=0.012mol/（L•min）；
故答案为：0.012mol/（L•min）；
②根据图I中实验Ⅱ改变条件平衡不移动，而反应速率增大，所以改变的条件是加催化剂，故答案为：加入催化剂；
③实验Ⅲ中改变条件，由图I可知乙苯的浓度增大，平衡向着逆向移动，所以苯乙烯体积分数V%随时间t增大而减小，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：；
（4）再通入CO₂和乙苯各1mol，相当于减少二氧化碳的量，平衡逆向移动，重新达到平衡时，乙苯的转化率将减少；平衡由于温度没变K值不变，用原平衡I计算：K=$\frac{0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.375，
故答案为：减小； 0.375．

点评 本题考查了化学平衡影响因素、化学平衡常数的计算等知识，题目难度中等，注意掌握化学平衡及其影响因素，明确化学平衡常数、化学反应速率的概念及计算方法；（4）中平衡常数的计算依据图I中的实验1分析计算．