题目内容
9．苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一，在工业上，苯乙烯可由乙苯与CO2催化脱氢制得，总反应原理如下：
（g）+CO2（g）?
（g）+CO（g）+H2O（g）回答下列问题：
（1）乙苯在CO2气氛中的脱氢反应可分两步进行：
上述乙苯与CO2总反应的△H=-166kJ/mol；该反应自发进行的条件是D（填序号）A．高温下自发 B．低温下自发 C．任何温度下不自发 D．任何温度下自发
（2）在温度为T1时乙苯与CO2反应的平衡常数K=0.5mol/L，在2L密闭容器中加入乙苯与CO2反应到某时刻测得混合物各组分的物质的量均为1.0mol．
①该时刻化学反应CO2的v正=v逆（填“＞”、“＜”或“=”）
②乙苯与CO2在固定体积的容器中的反应下列叙述不能说明已达到平衡状态的是acd（填字母序号）
a．体系的密度不再改变 b．体系的压强不再改变 c．c（CO2）=c（CO）
d．消耗1mol CO2同时生成1molH2O e．CO2的体积分数保持不变
（3）在温度为T2密闭容器中，乙苯与CO2的起始浓度分别为2.0mol/L，3.0mol/L，设起始压强 为P0，平衡后总压强为P，达到平衡时苯乙烯的浓度为$\frac{5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$mol/L，乙苯的转化率为$\frac{2.5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$×100%，（用含有P、P0符号表示）
（4）写出由苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的方程式：n
$\stackrel{一定条件}{→}$
．
分析 （1）由图可知，反应①热化学方程式为：（g）→（g）+H2（g）△H=-125kJ/mol，
反应②热化学方程式为：H2（g）+CO2（g）=CO（g）+H2O（g）△H=-41kJ/mol，
根据盖斯定律，①+②可得：（g）+CO2（g）?（g）+CO（g）+H2O（g）；
正反应为熵增的过程，△H-T△S＜0反应自发进行；
（2）①计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行，进而判断v正、v逆相对大小；
②可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（3）设乙苯的浓度变化量为xmol/L，表示出平衡时各物质的浓度，再利用压强之比等于混合气体总浓度之比列方程计算解答；
（4）苯乙烯在一定条件下发生加聚反应生成聚苯乙烯．
解答 解：（1）由图可知，反应①热化学方程式为：（g）→（g）+H2（g）△H=-125kJ/mol，
反应②热化学方程式为：H2（g）+CO2（g）=CO（g）+H2O（g）△H=-41kJ/mol，
根据盖斯定律，①+②可得：（g）+CO2（g）?（g）+CO（g）+H2O（g），故△H=-125kJ/mol-41kJ/mol=-166kJ/mol，
由于△H-T△S＜0反应自发进行，正反应为熵增的过程，△S＞0，而正反应△H＜0，则△H-T△S＜0，故任何温度下都可以自发进行，
故答案为：-166kJ/mol；D；
（2）①此时浓度商Qc=$\frac{\frac{1}{2}×\frac{1}{2}×\frac{1}{2}}{\frac{1}{2}×\frac{1}{2}}$=0.5=平衡常数K，处于平衡状态，则CO2的v正=v逆，
故答案为：=；
②a．混合气体总质量不变，容器容积不变，体系的密度始终不变，故a错误；
b．随反应进行混合气体物质的量增大，恒温恒压下，容器内压强增大，当体系的压强不再改变，说明到达平衡，故b正确；
c．CO2、CO浓度与二氧化碳转化率有关，平衡时不一定相等，故c错误；
d．消耗1mol CO2同时生成1molH2O，均表示正反应速率，反应始终按该比例关系进行，故d错误；
e．CO2的体积分数保持不变，说明到达平衡，故e正确，
故选：acd；
（3）设乙苯的浓度变化量为xmol/L，则：
（g）+CO2（g）?（g）+CO（g）+H2O（g）
初始浓度：2.0 3.0 0 0 0
变化浓度：x x x x x
平衡浓度：2.0-x 3.0-x x x x
则$\frac{5+x}{5}$=$\frac{P}{{P}_{0}}$，解得x=$\frac{5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$，
则平衡时苯乙烯的浓度为$\frac{5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$mol/L，
乙苯的转化率为$\frac{\frac{5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}mol/L}{2mol/L}$×100%=$\frac{2.5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$×100%，
故答案为：$\frac{5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$mol/L；$\frac{2.5（P-{P}_{0}）}{{P}_{0}}$×100%；
（4）苯乙烯在一定条件下发生加聚反应生成聚苯乙烯，反应方程式为：n$\stackrel{一定条件}{→}$，
故答案为：n$\stackrel{一定条件}{→}$．
点评 本题考查反应热计算、化学平衡常数计算、平衡常数应用、平衡状态判断等，注意判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡．
| A． | 原子-分子学说的建立是近代化学发展的里程碑 | |
| B． | 我国科学家于1965年在世界上第一次用化学方法合成了具有生物活性的蛋白质 | |
| C． | 俄国化学家门捷列夫1869年发明了元素周期律 | |
| D． | 中国女药学家屠呦呦发现了青蒿素，显著降低了疟疾患者的死亡率，因此获得2015 年诺贝尔生理医学奖 |
| A． | 该反应是吸热反应 | |
| B． | 加入催化剂，H2O2分解产生的O2量增多 | |
| C． | H2O2分解的热化学方程式：2H2O2?2H2O+O2↑△H＜0 | |
| D． | 加入催化剂，降低了反应的活化能 |
| A． | 从海带中提取碘的过程中得到碘的四氯化碳溶液，可用蒸发的方法分离出碘 | |
| B． | 利用二氧化碳等原料合成的聚碳酸酯类可降解塑料有利于减少白色污染 | |
| C． | 绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理 | |
| D． | 控制雾霾需要从控制氮氧化物、二氧化硫和二氧化碳等大气污染物排放着手 |
| A． | 危险化学品包括：爆炸品、易燃物质、自燃自热物质、氧化性气体、加压气体等 | |
| B． | 金属钠着火不能用水灭火，应使用干砂灭火 | |
| C． | 处置实验过程产生的剧毒药品废液，稀释后用大量水冲净 | |
| D． | 简单辨认有味的化学药品时，将瓶口远离鼻子，用手在瓶口上方扇动，稍闻其味即可 |