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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷314
苯乙烯是一种重要的化工原料,可采用乙苯催化脱氢法制备,反应原理如下:
(g)⇌(g)+H2(g) ∆H
(1)已知:
化学键C—HC—CC=CH—H
键能412348612436
计算上述反应的∆H=_____
(2)生产过程中,在600℃时向乙苯中掺入高温水蒸气,保持体系总压为105.6kPa催化反应。若投料比n(乙苯)/n(H2O)=1:8,达平衡时乙苯的转化率为60%,则p(H2O)=____kPa,平衡常数Kp=____(Kp为以分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压×体积分数)。若其他条件不变,将上述起始反应物置于某恒容密闭容器中,则乙苯的平衡转化率___(填“>”“<”或“=”)60%。
(3)利用膜反应新技术,可以实现边反应边分离出生成的氢气。不同温度下,1.00mol乙苯在容积为1.00L的密闭容器中反应,氢气移出率α与乙苯平衡转化率关系如图所示:(氢气移出率)

①同温度时α1、α2、α3依次____(填“增大”或“减小”),理由是____
②A点平衡常数,则α为___
2021·山东烟台·三模
知识点:根据△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和进行计算化学平衡常数的概念及表达方式化学平衡常数的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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苯乙烯是一种重要的化工原判,可采用乙苯催化脱氢法制备,反应如下:
(g)(g)+H2(g)H
(1)已知
化学键C—HC—CC=CH—H
键能/kJ•mol-1412348612436
计算上述反应的H=___
(2)实际生产中往刚性容器中同时通入乙苯和大量水蒸气,控制反应温度为600℃、体系起始总压强为100kPa的条件下进行反应。测得体系总压和乙苯转化率随时间变化结果如图所示。

①请用化学平衡理论解释通入大量水蒸气的原因___
②平衡时,p(H2O)=__kPa,平衡常数Kp=__kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压×体积分数)
③反应速率v=v-v=k·p(乙苯)-k·p(苯乙烯)·p(氢气),k、k分别为正、逆反应速率常数。计算a处的=___
(3)苯乙烯与溴化氢发生的加成反应产物有两种,其反应的化学方程式如下:
i.C6H5-CH=CH2(g)+HBr(g)C6H5-CH2CH2Br(g)
ii.C6H5-CH=CH2(g)+HBr(g)C6H5-CHBrCH3(g)
600℃时,向3L恒容密闭容器中充入1.2molC6H5-CH=CH2(g)和1.2molHBr(g)发生反应,达到平衡时C6H5-CH2CH2Br(g)和C6H5-CHBrCH3(g)的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如图所示。

①600℃时,反应ii的化学平衡常数Kii=___
②反应平衡后,若保持其他条件不变,向该容器中再充入1molC6H5-CH2CH2Br(g),则反应ii将__(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
③在恒温恒容的密闭容器中,苯乙烯与溴化氢发生i、ii两个加成反应,可以判断反应已达到平衡状态的是__(填编号)。
A.容器内混合气体的密度不再改变
B.C6H5-CH2CH2Br(g)的生成速率与C6H5-CHBrCH3(g)的分解速率相等
C.反应器中压强不再随时间变化而变化
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
国内外目前生产苯乙烯的方法主要是乙苯脱氢法,反应原理如下:
(g)(g)+H2(g) ∆H1
(1)已知:部分化学键的键能数据如下表所示:
共价键C-CC-HC=CH-H
键能/(kJ∙mol-1)347.7413.4615436
则∆H1=_______
(2)实际生产过程中,通常向乙苯中掺入水蒸气,保持体系总压为常压(101kPa)的条件下进行反应。乙苯的平衡转化率与温度、投料比m[m=]的关系如图1所示。

①掺入水蒸气的目的是_______
②投料比(m1、m2、m3)由大到小的顺序为________
③若投料比m=1:9,反应温度为600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应,下列事实不能作为该反应达到平衡的依据的是_______(填选项字母)。
a.V(乙苯)=v(乙苯)
b.容器内气体密度不再变化
c.容器内气体的平均相对分子质量不再变化
d.苯乙烯的体积分数不再变化。
e.容器内苯乙烯与H2的物质的量之比不再变化
④若m2=1:9,保持体系总压为常压(101kPa),则A点温度下,该反应的平衡常数Kp=____kPa(列出计算式即可,Kp为用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数);若其他条件不变,将A点对应起始反应物置于某恒容密闭容器中,则乙苯的平衡转化率____(填“>”“<”或“=”)60%。
(3)实验测得,乙苯脱氢反应的速率方程为v=k∙P乙苯,v=k∙P苯乙醚∙P氢气(k、k为速率常数)。如图2(lgk表示速率常数的对数;表示表示温度的倒数)所示,①②③④四条斜线中,lgk变化关系的是斜线③,则lgk变化关系的是斜线_______

(4)近年来,用CO2作为温和氧化剂,选择性氧化乙苯制苯乙烯的绿色反应体系不断取得新进展。在CO2气氛下,乙苯脱氢反应可能存在一步法和二步法两种途径,如图3所示。

则CO2(g)+(g)(g)+CO(g)+H2O(g)反应的平衡常数K=_____(用含K1、K2的代数式表示)。

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