Question

【題目】乙苯催化脫氫生產苯乙烯的反應：

（1）一定溫度下，將amol乙苯加入體積為VL的密閉容器中，發生上述反應，反應時間與容器內氣體總壓強的數據如下表．

時間/min	0	10	20	30	40
總壓強/1000kPa	1.0	1.2	1.3	1.4	1.4

①平衡時，容器中氣體物質的量總和為 mol，乙苯的轉化率為
②列式計算此溫度下該反應的平衡常數K
（2）根據化學反應原理，分析減小壓強對該反應的影響
（3）實際生產的反應在常壓下進行，且向乙苯蒸氣中摻入水蒸氣，利用熱力學數據計算得到溫度和投料比對乙苯轉化率的影響可用圖表示．[M=n（H2O）/n（乙苯]

比較圖中A，B兩點對應平衡常數大小：KAKB
②圖中投料比（M1、M2、M3）的大小順序為
③隨著反應的進行，催化劑上的少量積炭使其活性減弱，水蒸氣有助于恢復催化劑的活性，原因是（用化學方程式表示）

Answer 1

【答案】
（1）1.4a；40%；
（2）該反應分子數增加，減小壓強使平衡右移，乙苯轉化率增大，苯乙烯產率增加，減小壓強使乙苯濃度減小，反應速率減小
（3）＜；M1＞M2＞M3；C+H2O CO+H2
【解析】解：（1）①容器容積固定，則容器內壓強與氣體的總物質的量成正比，根據表中數據可知，達到平衡時壓強為反應前的1.4倍，則平衡時氣體的總物質的量為：amol×1.4=1.4amol；
平衡時氣體的物質的量增大：1.4amol﹣amol=0.4amol，設有x mol 乙苯發生轉化，

		+	H2	△n
1		1	1	1
xmol				0.4amol

則：x= =0.4amol，
所以乙苯的轉化率為： ×100%=40%，
所以答案是：1.4a；40%；
②發生反應為

			+	H2
反應前（mol）	a		0	0
轉化（mol）	0.4a		0.4a	0.4a
平衡時（mol）	0.6a		0.4a	0.4a

則該反應的平衡常數為：K= = ，
所以答案是： ；（2）根據反應方程式可知，該反應中氣體的分子數增加，則減小壓強后平衡右移，乙苯轉化率增大，苯乙烯產率增加；減小壓強后使乙苯濃度減小，則反應速率減小，
所以答案是：該反應分子數增加，減小壓強使平衡右移，乙苯轉化率增大，苯乙烯產率增加，減小壓強使乙苯濃度減小，反應速率減小；（3）①圖象分析可知，隨溫度升高，乙苯轉化率增大，說明升溫平衡正向進行，正反應為吸熱反應，AB兩點B點溫度高，平衡正向進行程度大，平衡常數B點大，KA＜KB ，
所以答案是：＜；②乙苯量越多，投料比越小，乙苯轉化率越小，據此分析判斷M的值，M1＞M2＞M3 ，
所以答案是：M1＞M2＞M3；③催化劑上的少量積炭使其活性減弱，水蒸氣有助于恢復催化劑的活性是因為碳和水蒸氣在高溫下反應生成一氧化碳氣體和氫氣，除去表面的積碳，反應的化學方程式為：C+H2O CO+H2 ，
所以答案是：C+H2O CO+H2 ．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用化學平衡狀態本質及特征和化學平衡的計算的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．