Question

【題目】苯硫酚(C6H5-SH)是一種用途廣泛的有機合成中間體。工業上用常用氯苯(C6H5-Cl)和硫化氫(H2S)反應來制備苯硫酚，但會有副產物苯(C6H6) 生成。

I: C6H5-Cl(g)+H2S(g)C6H5-SH(g)+HCl(g) △H1=-16.8 kJ/mol

II: C6H5-Cl(g)+H2S(g)=C6H6(g)+HCl(g)+ S8(g) △H2

反應II的焓變不易測量，現查表得如下數據:

Ⅲ: C6H5-SH(g)==C6H6(g)+ S8(g) △H3=-29.0 kJ/mol

請回答:

(1)反應II為不可逆反應，請簡述理由______________。

(2)現將一定量的氯苯和硫化氫置于一固定容積的容器中模擬工業生產過程，在不同溫度下均反應20分鐘測定生成物的濃度，得到圖1和圖2。

①下列說法不正確的是____________。

A.由圖1可知，相同條件下反應I的活化分子百分數大于反應II 的活化分子百分數

B.圖1中C6H5-SH 的濃度在590℃隨溫度變化的原因可能是反應II 中消耗反應物，使反應I平衡逆向移動

C.其他條件不變，由圖1可知，氯苯的轉化率隨溫度的升高而降低

D.由圖2 可知，若要提高C6H5-SH 的產量，可提高硫化氫與氯苯起始物質的量之比

②590℃時，氯苯和硫化氫混合氣體(體積比1:2.5，總物質的量amol)在VL的固定容積中進行反應，達到平衡時，測得容器中苯硫酚的物質的量為a/7mol，苯的物質的量為a/l4mol，則該溫度下反應I的平衡常數為____。(保留兩位有效數字)

③請根據圖1、圖2，在右圖中畫出恒溫恒容條件下反應主產物苯硫酚的物質的量濃度隨時間變化的曲線圖________

(3)除了用以上方法制備苯硫酚以外，亦可電解還原苯磺酸(C6H5-SO3H，一元強酸)或苯磺酰氯來制備。以鋅和石墨為電極，硫酸為電解質溶液，電解苯磺酸時的陰極反應式為_______。

Answer 1

【答案】 反應II △H2=-45.8kJ/mol<0，△S>0，說明其正反應是自發反應，而逆反應為非自發反應，所以反應II為不可逆反應 CD 0.86 如圖 C6H5-SO3H+6H+ +6e- = C6H5-SH +3H2O

【解析】（1）本題考查熱化學反應方程式的計算、化學反應進行的方向，根據III，II－I，得出△H3=△H2－△H1，求出△H2=－45.8kJ·mol－1，根據△G=△H－T△S，因為△H2<0，△S>0，說明其正反應是自發進行，而逆反應為非自發進行；（2）本題考查化學反應條件的控制、化學平衡常數的計算，①A、根據圖①反應I的化學反應速率比反應II快，說明相同條件下，反應I的活化分子百分數大于反應II活化分子百分數，故A說法正確；B、根據反應I和反應II的化學反應方程式，氯苯和硫化氫都是反應物，因為反應II是不可逆反應，升高溫度，反應II中消耗氯苯和硫化氫，相當于減少反應I中反應物的濃度，平衡向逆反應方向進行，苯硫酚的濃度降低，故B說法正確；C、根據圖1，反應II中氯苯的轉化率隨溫度的升高而升高，故C說法錯誤；D、根據圖2，在提高硫化氫與氯苯起始物質的量之比時，苯硫酚的濃度反而降低，故D說法錯誤；②C6H5-Cl(g)+H2S(g)C6H5-SH(g)+HCl(g)

變化物質的量： a/7 a/7 a/7 a/7

C6H5-Cl(g)+H2S(g)===C6H6(g)+HCl(g)+ S8(g)

變化的物質的量： a/14 a/14 a/14 a/14 開始時，氯苯的總物質的量為，硫化氫總物質的量為，達到平衡時，氯苯的物質的量為，硫化氫物質的量為，根據化學平衡常數的表達式，K=0.86；③根據圖1和圖2，隨著反應的進行苯硫酚的濃度增加，然后降低，因此圖像是；（3）本題考查電極反應式的書寫，根據電解原理，陰極上得到電子，化合價降低，發生還原反應，環境是酸性，因此電極反應式為 C6H5-SO3H+6H＋ +6e－ = C6H5-SH +3H2O。