Question

1．乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：

（1）已知：

化學鍵	C-H	C-C	C=C	H-H
鍵能/kJ•molˉ1	412	348	612	436

計算上述反應(yīng)的△H=+124 kJ•mol^-1．
（2）維持體系總壓強p恒定，在溫度T時，物質(zhì)的量為n、體積為V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α，則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{n{α}^{2}}{（1-{α}^{2}）V}$（用含α等字母的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總能鍵能，由有機物的結(jié)構(gòu)可知，應(yīng)是-CH₂CH₃中總鍵能與-CH=CH₂、H₂總鍵能之差；
（2）參加反應(yīng)的乙苯為nα mol，則：
       ?+H₂
開始（mol）：n                  0              0
轉(zhuǎn)化（mol）：nα                 nα            nα
平衡（mol）：n（1-α）           nα             nα
維持體系總壓強p恒定，在溫度T時，由PV=nRT可知，混合氣體總濃度不變，設(shè)反應(yīng)后的體積為V′，則$\frac{n（1-α）+nα+nα}{{V}^{′}}$=$\frac{n}{V}$，故V′=（1+α）V，再根據(jù)平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（苯乙烯）×c（氫氣）}{c（乙苯）}$計算解答．

解答 解：（1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總能鍵能，由有機物的結(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+348-3×412-612-436）kJ•mol^-1=+124kJ•mol^-1，
故答案為：+124；
（2）物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫反應(yīng)
參加反應(yīng)的乙苯為nα mol，則：
           ?+H₂
開始（mol）：n                  0                0
轉(zhuǎn)化（mol）：nα                  nα               nα
平衡（mol）：n（1-α）             nα              nα
維持體系總壓強p恒定，在溫度T時，由PV=nRT可知，混合氣體總濃度不變，設(shè)反應(yīng)后的體積為V′，則$\frac{n（1-α）+nα+nα}{{V}^{′}}$=$\frac{n}{V}$，故V′=（1+α）V，
平衡常數(shù)K=$\frac{c（苯乙烯）×c（氫氣）}{c（乙苯）}$=$\frac{\frac{nα}{（1+α）V}×\frac{nα}{（1+α）V}}{\frac{n（1-α）}{（1+α）V}}$=$\frac{n{α}^{2}}{（1-{α}^{2}）V}$，
故答案為：$\frac{n{α}^{2}}{（1-{α}^{2}）V}$．

點評 本題考查反應(yīng)熱計算、化學平衡常數(shù)計算，題目難度中等，側(cè)重于考查學生的分析能力和計算能力，注意把握化學平衡常數(shù)的計算方法和三段式的應(yīng)用．