Question

【題目】乙苯是一種用途廣泛的有機原料，可制備多種化工產品。

(一）制備苯乙烯（原理如反應I所示）：

Ⅰ． △H=+124kJ·mol-1

（1）部分化學鍵的鍵能如下表所示：

化學鍵	C-H	C-C	C=C	H-H
鍵能/ KJ/mol	412	348	X	436

根據反應I的能量變化，計算X=_________。

（2）工業上，在恒壓設備中進行反應I時，常在乙苯蒸氣中通入一定量的水蒸氣。請用化學平衡理論解釋通入水蒸氣的原因：_________。

（3）已知吉布斯自由能△G=△H-T△S ,當△G < 0時反應可自發進行。由此判斷反應I在_________（填“高溫”或“低溫”）更易自發進行。

(二）制備α-氯乙基苯（原理如反應Ⅱ所示）：

Ⅱ． △H2＞0

（4）T°C時，向10 L恒容密閉容器中充入2mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)發生反應Ⅱ,乙苯（或Cl2)、 α-氯乙基苯（或HCl)的物質的量濃度（c）隨時間（t）變化的曲線如圖所示：

①0—2 min內，以HCl表示的該反應速率v(HCI)=_________。

②6 min時，改變的外界條件為_________，該條件下的平衡常數K的數值=_________。

③10 min時，保持其他條件不變，再向容器中充入1 mol乙苯、1 mol Cl2、1 molα-氯乙基苯和1mol HCl,則此時該反應v正_________v逆(填“＞”、“＜”或“=” );若12 min時反應再次達到平衡，則在0-12 min內，Cl2的轉化率α=_________。(計算結果保留三位有效數字）

Answer 1

【答案】 612 該反應正向為氣體分子數增大的反應，通入水蒸氣需增大容器容積，減小體系壓強，平衡正向移動，增大反應物的轉化率 高溫 0.05 molL-1min -1 升高溫度 81 V正>V逆 86.7%

【解析】（1）反應熱=反應物總鍵能-生成物總能鍵能，由有機物的結構可知，應是-CH2CH3中總鍵能與-CH=CH2、H2總鍵能之差，設C=C鍵能為X，則△H=（5×412+348-3×412-X-436）kJmol-1=124kJmol-1，解得X=612kJ/mol；（2）降低壓強，平衡向體積增大的方向移動，制備苯乙烯的正反應為氣體分子數增大的反應，保持壓強不變，加入水蒸氣，容器體積應增大，等效為降低壓強，平衡向正反應方向移動，提高乙苯的平衡轉化率；（3）反應自發進行需要滿足，△H-T△S＜0，依據題干條件可知，制備苯乙烯的正反應為氣體分子數增大的反應，△S＞0，正反應吸熱，△H=+124kJ/mol＞0，所以反應一定是在高溫條件下才能自發進行；（4）①T℃時，向10L恒容密閉容器中充人2mol乙苯（g）和2mol Cl2（g）發生反應Ⅱ，2min時氯化氫的濃度是0.1mol/L，則用氯化氫表示的反應速率是0.1mol/L÷2min＝0.05molL-1min -1；②制備α-氯乙基苯的正反應為吸熱反應，反應前后氣體的體積不變，6min時，乙苯、Cl2的濃度在減小，而α-氯乙基苯和HCl的濃度在增加，反應向正反應方向移動，只能是升高溫度；該溫度下達到平衡，依據題干條件可知，c（HCl）=0.16mol/L，n（HCl）=1.6mol，

起始（mol） 2 2 0 0

轉化（mol） 1.8 1.8 1.8 1.8

平衡（mol） 0.2 0.2 1.8 1.8

反應前后體積不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，則平衡常數為K=；③10min時，乙苯、Cl2、α-氯乙基苯和 HCl的物質的量濃度分別為：0.02mol/L、0.02mol/L、0.18mol/L、0.18mol/L，此時乙苯、Cl2、α-氯乙基苯和 HCl的物質的量濃度比為：1：1：9：9，保持其他條件不變，再向容器中充人1mol 乙苯、1mol Cl2、1mol α-氯乙基苯和l mol HCl，相當于增加反應物的濃度，平衡正向移動，正反應速率大于逆反應速率；設轉化的乙苯物質的量濃度為x，則

起始（mol/L） 0.3 0.3 0.1 0.1

轉化（mol/L） x x x x

平衡（mol/L） 0.3-x 0.3-x 0.1+x 0.1+x

平衡常數為K=(0.1+x)×(0.1+x)/(0.3x)×(0.3x)=81，得x=0.26，所以氯氣的轉化率是。