Question

乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：

（1）已知：

化學(xué)鍵	C－H	C－C	C＝C	H－H
鍵能/kJ·molˉ1	412	348	612	436

    計(jì)算上述反應(yīng)的△H＝________ kJ·mol^－1。

（2）維持體系總壓強(qiáng)p恒定，在溫度T時(shí)，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＝____________ (用α等符號(hào)表示)。

（3）工業(yè)上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1︰9)，控制反應(yīng)溫度600℃，并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H₂以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如下：

①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說明該事實(shí)___________。

②控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是____________。

（4）某研究機(jī)構(gòu)用CO₂代替水蒸氣開發(fā)了綠色化學(xué)合成工藝——乙苯－二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯。保持常壓和原料氣比例不變，與摻水蒸汽工藝相比，在相同的生產(chǎn)效率下，可降低操作溫度；該工藝中還能夠發(fā)生反應(yīng)：CO₂＋H₂＝CO＋H₂O，CO₂＋C＝2CO。新工藝的特點(diǎn)有_________(填編號(hào))。

① CO₂與H₂反應(yīng)，使乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移

② 不用高溫水蒸氣，可降低能量消耗

③ 有利于減少積炭

④ 有利于CO₂資源利用

Answer 1

【答案】(15分)（1）124       （2） 或

（3） ① 正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加，加入水蒸氣起稀釋，相當(dāng)于起減壓的效果

②600℃時(shí)，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過低，反應(yīng)速率慢，轉(zhuǎn)化率低；溫度過高，選擇性下降。高溫還可能使催化劑失活，且能耗大

（4） ①②③④

【考點(diǎn)定位】本題主要是考查化學(xué)反應(yīng)與能量，化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算，反應(yīng)條件控制，化工生產(chǎn)新工藝的評(píng)價(jià)，圖像分析與應(yīng)用等。

【名師點(diǎn)晴】本題從知識(shí)上考查了熱化學(xué)方程式、蓋斯定律，平衡圖像、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，考查了學(xué)生對(duì)知識(shí)理解、綜合運(yùn)用能力。將熱化學(xué)方程式、蓋斯定律，平衡圖像、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，碳、氮及其化合物的性質(zhì)等知識(shí)同低碳經(jīng)濟(jì)、溫室氣體的吸收等環(huán)境問題聯(lián)系起來，充分體現(xiàn)了學(xué)以致用的目的，更突顯了化學(xué)是一門實(shí)用性的學(xué)科的特點(diǎn)。