Question

工業(yè)上采用乙苯與CO₂脫氫生產(chǎn)重要化工原料苯乙烯
（g）+CO₂（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g）△H=-166kJ?mol^-1
（1）①乙苯與CO₂反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

 

．
②若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填代號）． 

（2）在3L密閉容器內(nèi)，乙苯與CO₂的反應(yīng)在三種不同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙苯、CO₂的起始濃度分別為1.0mol?L^-1和3.0mol?L^-1，其中實(shí)驗(yàn)Ⅰ在T₁℃，0.3MPa，而實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ分別改變了實(shí)驗(yàn)其他條件；乙苯的濃度隨時(shí)間的變化如圖1所示．

①實(shí)驗(yàn)Ⅰ乙苯在0～50min時(shí)的反應(yīng)速率為

 

．
②實(shí)驗(yàn)Ⅱ可能改變的條件是

 

．
③圖2是實(shí)驗(yàn)Ⅰ中苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時(shí)間t的變化曲線，請?jiān)趫D2中補(bǔ)畫實(shí)驗(yàn)Ⅲ中苯乙烯體積分?jǐn)?shù)V%隨時(shí)間t的變化曲線．
（3）若實(shí)驗(yàn)Ⅰ中將乙苯的起始濃度改為1.2mol?L^-1，其他條件不變，乙苯的轉(zhuǎn)化率將

 

（填“增大”“減小”或“不變”），計(jì)算此時(shí)平衡常數(shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，結(jié)合方程式分析；
②a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化；
b、到達(dá)平衡后，溫度為定值，平衡常數(shù)不變，結(jié)合反應(yīng)熱判斷隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)溫度變化，判斷溫度對化學(xué)平衡常數(shù)的影響；
c、t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，最后不再變化；
d、到達(dá)平衡后各組分的含量不發(fā)生變化；
（2）①根據(jù)圖I中乙苯的濃度變化，求出反應(yīng)速率；
②根據(jù)圖I中實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變條件平衡不移動，反應(yīng)速率增大；
③圖1可知曲線Ⅲ乙苯的物質(zhì)的量濃度較大，所以苯乙烯的體積分?jǐn)?shù)就小，而且Ⅲ達(dá)平衡時(shí)間短，然后作圖；
（3）根據(jù)加入乙苯引起的濃度增大量與平衡移動引起的濃度減小量的相對關(guān)系分析；溫度不變平衡常數(shù)不變．

解答： 解：（1）①乙苯與CO₂反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c(C6H5CH=CH2)?c(CO)?c(H2O)

c(C6H5CH2CH3)?c(CO2)

，故答案為：

c(C6H5CH=CH2)?c(CO)?c(H2O)

c(C6H5CH2CH3)?c(CO2)

；
②A、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時(shí)刻V_正最大，之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化，未到達(dá)平衡，故A錯誤；
B、該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，到達(dá)平衡后，溫度為定值，達(dá)最高，平衡常數(shù)不變，為最小，圖象與實(shí)際符合，故B正確，
C、t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，t₁時(shí)刻未到達(dá)平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值，t₁時(shí)刻處于平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：BD；
 （2）①根據(jù)圖I中可知，0-50min時(shí)乙苯的濃度變化為1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，
則其反應(yīng)速率為

△c

t

=

0.6mol/L

50min

=0.012mol/（L?min）；
故答案為：0.012mol/（L?min）；
②根據(jù)圖I中實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變條件平衡不移動，而反應(yīng)速率增大，所以改變的條件是加催化劑，
故答案為：加催化劑；
③圖1可知曲線Ⅲ乙苯的物質(zhì)的量濃度較大，所以苯乙烯的體積分?jǐn)?shù)就小，而且Ⅲ達(dá)平衡時(shí)間短，然后作為：，故答案為：；

（3）若實(shí)驗(yàn)I中將乙苯的起始濃度改為1.2mol/L，其他條件不變，平衡正移，由于二氧化碳的初始濃度沒變，平衡移動引起的乙苯的濃度的減小量小于加入的乙苯引起的濃度增加量，所以乙苯的轉(zhuǎn)化率減��；
由    （g）+CO₂（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g）
初起量：1.0           3.0           0            0          0
變化量：0.6           0.6          0.6           0.6       0.6  
平衡量：0.4           2.4          0.6           0.6       0.6
所以平衡常數(shù)為：K=

0.6×0.6×0.6

0.4×2.4

=0.225，
故答案為：減�。�0.225．

點(diǎn)評：本題綜合性較大，涉及化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素、反應(yīng)速率的計(jì)算等，題目涉及的內(nèi)容較多，側(cè)重于考查學(xué)生對知識點(diǎn)的綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．