Question

17．聚乙烯塑料在生產中有廣泛應用．工業上，由乙苯和二氧化碳催化脫氫可制備苯乙烯，化學方程式如圖1：

請回答下列問題：
（1）苯乙烯在一定條件下合成聚苯乙烯的化學方程式為．立方烷（C₈H₈）的鍵線式結構如圖2所示，它和苯乙烯的關系是同分異構體（填“同位素”、“同素異形體”、“同分異構體”或“同系物”）．
（2）乙苯在二氧化碳氣氛中分兩步反應：
①△H₁=+117.6kJ•mol^-1
②H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=-41.2kJ•mol^-1
由乙苯與CO₂制苯乙烯反應的△H=+76.4KJ/mol．該反應自發進行的條件是A（填序號）．
A．較高溫度下自發  B．較低溫度下自發
C．任何溫度下不自發  D．任何溫度下自發
（3）以熔融碳酸鹽（MCO₃）為電解質，一氧化碳-空氣燃料電池的負極反應式為CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂．在標準狀況下，11.2L氧氣參與反應，理論上轉移的電子數為2N_A．
（4）溫度為T₁時，該反應的平衡常數K=0.5．在2L的密閉容器中加入乙苯和二氧化碳，反應到某時刻測得混合物各組分的物質的量均為1.0mol．
①該時刻上述化學反應中CO₂的v_正=v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②下列情況不能說明上述反應在該條件下達到平衡狀態的是B（填序號）．
A．混合氣體的平均相對分子質量不變
B．混合氣體的密度不變
C．CO的正、逆反應速率相等．

Answer 1

分析 （1）苯乙烯中的碳碳雙鍵可以發生加聚反應得到聚苯乙烯，注意單體前面的系數n；苯乙烯的分子式為：C₈H₈，兩者分子式相同，但結構不同，所以是同分異構體；
（2）根據蓋斯定律結合熱化學方程式分析；化學反應自發進行的判斷依據是△H-T△S＜0，由焓變和熵變和溫度共同決定；
（3）負極發生氧化反應，一氧化碳放電；1mol氧氣參加反應轉移4mol的電子由此分析解答；
（4）①根據濃度熵規則計算Qc是否等于K來計算；
②根據化學平衡狀態的特征解答，當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆速率之比等于化學計量數之比（不同物質），各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化；

解答 解：（1）苯乙烯在一定條件下合成聚苯乙烯的化學方程式為：，苯乙烯的分子式為：C₈H₈，兩者分子式相同，但結構不同，所以是同分異構體，
故答案為：，同分異構體；
（2）方程①+方程②得到：，所以該反應的反應熱為：△H=△H₁+△H₂=+117.6kJ/mol+（-41.2）kJ/mol=+76.4KJ/mol，△H＞0，而△S＞0，所以要想自發必須在高溫的條件下，故答案為：+76.4KJ/mol；A；
（3）負極發生氧化反應，一氧化碳放電，電極方程式為CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；11.2L氧氣的物質的量為0.5mol，所以轉移2mol的電子，即轉移電子數為2N_A，故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；2N_A；
（4）①反應進行到某時刻測得混合物中各組分的物質的量均為1.0mol，即濃度都是0.5mol/L，此時Qc=$\frac{0．{5}^{3}}{0．{5}^{2}}$=0.5=K，所以達到化學平衡狀態，即v_正=v_逆，
故答案為：=；
②A．混合氣體的平均相對分子質量不變，說明總物質的量不變，達平衡狀態，故正確；
B．混合氣體的密度一直不變，故錯誤
C．CO的正、逆反應速率相等，達平衡狀態，故正確；
故選B．

點評 本題綜合性較大，涉及化學平衡狀態的判斷、濃度熵規則、蓋斯定律的計算等知識，注意知識的歸納和整理是關鍵，難度不大．