Question

【題目】乙烯、苯乙烯均是重要的化工原料。

工業(yè)上可用乙苯催化脫氫方法制備苯乙烯

①已知部分化學(xué)鍵的鍵能如下：

化學(xué)鍵	C-H	C-C		H-H
鍵能/(kJ/mol)	412	348	612	436

則+H2(g)的________kJ/mol。

②實(shí)際生產(chǎn)中常在恒壓條件下?lián)饺敫邷厮�蒸氣作為反�?yīng)體系的稀釋劑水蒸氣不參加反應(yīng)。在一定壓強(qiáng)、900 K的條件下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率隨著的增大而________填“增大”“減小”或“不變”。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，少量積碳會(huì)使催化劑活性減弱，水蒸氣還有利于恢復(fù)催化劑活性，原因是____________用化學(xué)方程式表示。

苯乙烯可由乙苯和催化脫氫制得。其反應(yīng)歷程如下：

乙苯平衡轉(zhuǎn)化率與的關(guān)系如圖所示，當(dāng)P(CO2)< 15 kPa時(shí)，乙苯平衡轉(zhuǎn)化率隨著增大而增大，其原因是__________，當(dāng)P(CO2)> 15 kPa時(shí)，乙苯平衡轉(zhuǎn)化率隨著增大反而減小，其原因是____________。

研究表明金屬次卟啉二甲酯能夠順利地選擇性催化氧化苯乙烯生成苯甲醛，以該反應(yīng)原理設(shè)計(jì)成酸性燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為 ________。若該電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L的，則外電路中理論上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。

(4)上海交通大學(xué)仇毅翔等研究了不同含金化合物催化乙烯加氫的反應(yīng)歷程如下圖所示：

則____________，催化乙烯加氫效果較好的催化劑是________(選填“”或“”)。

Answer 1

【答案】+124 增大 C＋H2O(g)CO＋H2 隨著壓強(qiáng)增大，反應(yīng)物濃度增大，促進(jìn)平衡向右移動(dòng) 過多的會(huì)造成催化劑表面乙苯的吸附下降 -8e-+3H2O=+8 H++CO2 4mol 129.6 AuPF3＋

【解析】

(1)①反應(yīng)熱＝反應(yīng)物總鍵能生成物總能鍵能，由有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可知，應(yīng)是CH2CH3中總鍵能與CH＝CH2、H2總鍵能之差；

②恒壓下，加入水蒸氣稀釋劑，相當(dāng)于增大容器體積；高溫下，水蒸氣可與碳反應(yīng)；

(2)由反應(yīng)歷程可知乙苯與二氧化碳在催化條件下反應(yīng)生成苯乙烯和一氧化碳，增大二氧化碳濃度，有利于平衡正向移動(dòng)，但二氧化碳濃度過大，減少催化劑對乙苯的吸附；

(3)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，苯乙烯被氧化生成苯甲醛；若該電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L的O2，即1mol氧氣，反應(yīng)中O元素化合價(jià)由0價(jià)降低為2價(jià)，則轉(zhuǎn)移4mol電子。

(4)由反應(yīng)物、生成物的總能量比較確定焓變，由圖可知AuPF3＋對應(yīng)的活化能小。

(1)①反應(yīng)熱＝反應(yīng)物總鍵能生成物總能鍵能，由有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可知，應(yīng)是CH2CH3中總鍵能與CH＝CH2、H2總鍵能之差，故△H＝(5×412＋3483×412612436)kJmol1＝＋124kJmol1，故答案為：＋124；

②恒壓下，加入水蒸氣稀釋劑，相當(dāng)于增大容器體積，則使平衡正向移動(dòng)，增大轉(zhuǎn)化率；高溫下，水蒸氣可與碳反應(yīng)增大，可減少積碳，有利于反應(yīng)進(jìn)行，發(fā)生C＋H2O(g)CO＋H2，故答案為：增大；C＋H2O(g)CO＋H2；

(2)由反應(yīng)歷程可知乙苯與二氧化碳在催化條件下反應(yīng)生成苯乙烯和一氧化碳，增大二氧化碳濃度，有利于平衡正向移動(dòng)，但二氧化碳濃度過大，會(huì)造成催化劑表面乙苯的吸附下降，故答案為：隨著CO2壓強(qiáng)增大，反應(yīng)物濃度增大，促進(jìn)平衡向右移動(dòng)；過多的CO2會(huì)造成催化劑表面乙苯的吸附下降；

(3)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，苯乙烯被氧化生成苯甲醛，電極方程式為-8e-+3H2O=+8H++CO2；若該電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L的O2，即1mol氧氣，反應(yīng)中O元素化合價(jià)由0價(jià)降低為2價(jià)，則轉(zhuǎn)移4mol電子，故答案為：-8e-+3H2O=+8H++CO2；4 mol；

(4)由反應(yīng)物、生成物的總能量可知a＝129.6kJ/mol0＝129.6kJ/mol，由圖可知AuPF3＋對應(yīng)的活化能小，則催化效果好，故答案為：129.6；AuPF3＋。