Question

1．苯乙烷（C₈H₁₀）可生產塑料單體苯乙烯（C₈H₈），其反應原理是C₈H₁₀（g）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$C₈H₈（g）+H₂（g）△H=+125kJ•mol^-1
某溫度下，將0.40mol苯乙烷，充入2L真空密閉容器中發生反應，測定不同時間該容器內物質的量，得到數據如表：

時間/min	0	10	20	30	40
n（C8H10）/mol	0.40	0.30	0.26	n2	n3
n（C8H8）/mol	0.00	0.10	n1	0.16	0.16

（1）當反應進行到20min時，該段時間內H₂的平均反應速率是0.0035mol/（L•min）．
（2）該溫度下，該反應的化學平衡常數是0.053（保留兩位有效數字）．
（3）若保持其他條件不變，用0.40mol H₂（g）和0.40mol C₈H₈（g）合成C₈H₁₀（g），當有30kJ熱量放出時，該反應中H₂的轉化率是60%．

Answer 1

分析 （1）將0.40mol苯乙烷，充入2L真空密閉容器中發生反應，20min后，剩余0.26mol，減少了0.14mol，
                    C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）
起始（mol）    0.40            0             0
變化（mol）  0.14            0.14       0.14
20min（mol） 0.26          0.14        0.14
根據v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（2）30min到40min時，n（C₈H₈）不再變化，說明30min時反應達到平衡狀態，根據平衡常數計算公式計算，K=$\frac{c（{C}_{8}{H}_{8}）c（{H}_{2}）}{c（{C}_{8}{H}_{10}）}$；
（3）根據C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）△H=125kJ•mol^-1，可知 C₈H₈（g）+H₂（g）?C₈H₁₀（g）△H=-125kJ•mol^-1，有30kJ熱量放出時，消耗的H₂量為0.24mol，轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%．

解答 解：（1）將0.40mol苯乙烷，充入2L真空密閉容器中發生反應，20min后，剩余0.26mol，減少了0.14mol，
                    C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）
起始（mol）    0.40            0             0
變化（mol）  0.14            0.14       0.14
20min（mol） 0.26          0.14        0.14
v（H₂）=$\frac{\frac{0.14mol}{2L}}{20min}$=0.0035mol/（L•min）
故答案為：0.0035mol/（L•min）；
（2）C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）
起始（mol/L）  0.20            0              0
變化（mol/L）  0.08         0.08        0.08
30min（mol/L） 0.12        0.08       0.08
化學平衡常數K=$\frac{c（{C}_{8}{H}_{8}）c（{H}_{2}）}{c（{C}_{8}{H}_{10}）}$=$\frac{0.08×0.08}{0.12}$=0.053；
故答案為：0.053；
（3）根據C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）△H=125kJ•mol^-1，可知 C₈H₈（g）+H₂（g）?C₈H₁₀（g）△H=-125kJ•mol^-1，有30kJ熱量放出時，消耗的H₂量為0.24mol，所以氫氣轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.24mol}{0.4mol}$×100%=60%，
故答案為：60%．

點評 本題考查化學平衡及其相關計算，難度中等，主要是反應速率、平衡常數、轉化率和平衡三行計算的分析應用，掌握基礎是解題關鍵．