Question

【題目】苯乙烯是生產(chǎn)塑料和合成橡膠的重要基本有機(jī)原料，乙苯催化脫氫法是目前國內(nèi)外生產(chǎn)苯乙烯的主要方法，其化學(xué)方程式為：

（1）若升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)變大，則ΔH_______0（填“大于”或“小于”）。該反應(yīng)在_______________條件下能自發(fā)進(jìn)行。

（2）維持體系總壓強(qiáng)ρ恒定，在溫度T時(shí)，物質(zhì)的量為2mol、體積為1L的乙苯蒸汽發(fā)生催化脫氫反應(yīng)。已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為80%，則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____。

（3）在體積為2L的恒溫密閉容器中通入2mol乙苯蒸汽，2分鐘后達(dá)到平衡，測得氫氣的濃度是0.5mol/L，則乙苯蒸汽的反應(yīng)速率為_________________；維持溫度和容器體積不變，向上述平衡中再通入1mol氫氣和1mol乙苯蒸汽，則v正_______v逆（填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

【答案】 大于 較高溫度 32/9 0.25mol·L-1·min-1 等于

【解析】（1）升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)變大，則正反應(yīng)吸熱，ΔH＞0。反應(yīng)自發(fā)的要求是△G=△H－T△s＜0。該反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)，所以△s＞0，已知△H＞0，所以溫度越高越有利于△G=△H－T△s＜0，所以反應(yīng)條件為較高溫度。

（2）起始有2mol乙苯，平衡轉(zhuǎn)化率為80%，則反應(yīng)的乙苯為1.6mol，生成苯乙烯和氫氣各1.6mol，剩余0.4mol乙苯。所以平衡時(shí)，一共有1.6+1.6+0.4=3.6mol氣體。恒壓，氣體的體積比等于物質(zhì)的量的比，初始2mol乙苯的體積為1L，所以平衡的3.6mol氣體的體積為1.8L。所以平衡常數(shù)。

（3） mol·L-1·min-1。原平衡態(tài)中乙苯的初始濃度應(yīng)該為1mol/L，平衡時(shí)氫氣濃度為0.5mol/L，所以苯乙烯的濃度也是0.5mol/L，剩余乙苯的濃度為0.5mol/L，平衡常數(shù)K=0.5×0.5/0.5=0.5。再通入1mol氫氣和1mol乙苯蒸汽，乙苯、苯乙烯、氫氣的物質(zhì)的量濃度轉(zhuǎn)化為1mol/L、0.5mol/L、1mol/L，則Q=0.5×1/1=0.5=K，所以平衡不移動(dòng)。