Question

【題目】苯是一種重要的化工原料，可利用苯合成許多有機物。工業上以苯為原料合成環己烷，方法主要是H2還原法：用苯和氫氣在高溫下發生加成反應，合成環己烷，如圖所示。

（1）在T℃、2L的密閉容器中反應5min時，消耗標準狀況下的H23360mL，用苯表示該反應速率為____________________。

（2）為了提高該反應中苯的轉化率，除了可以適當改變反應溫度與壓強外，還可以采取的措施是____________________。

（3）工業上可用乙炔合成苯：3CHCH(g)=C6H6(l) △H =-636kJ/mol，已知C2H2(g)的燃燒熱為△H =-1300kJ/mol，請寫出C6H6(l)燃燒熱的熱化學方程式：_______________________________ 。

上述反應若保持溫度不變，在不同的壓強下達到平衡，各成分的物質的量如下表所示：

		起始（mol)			達平衡（mol)
裝置編號	總壓	C6H6(g)	H2(g)	C6H12(g)	C6H6(g)	H2(g)	C6H12(g)
①	10MPa	1	2.8	0
②	20MPa	1	2.8	0

（4）下列事實能夠說明裝置①中反應達平衡的是___________________（填序號）。

a.氣體總壓強保持不變

b.單位時間內，每消耗0.15molH2，同時消耗0.05mol環己烷蒸汽

c.苯蒸氣的質量保持不變

d.氣體的平均摩爾質量保持不變

（5）達平衡時，H:2的物質的量①_____②（填“>”“<”或“=”），理由是___________________。

（6） 環己烷燃燒可放出大量的熱，所以工業上可用環己烷作高效燃料電池，請寫出環己烷（C6H12）堿性燃料電池負極的電極反應式：_____________________________________________。

（7）列式計算裝置①中反應的平衡常數Kp=______________________（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）。

Answer 1

【答案】 0.005mol/(L·min) 增大H2的濃度（或液化抽離環己烷） C6H6⑴+O2(g) =6CO2(g)+3H2O⑴ ΔH=-3264kJ/mol bcd > 該反應正反應方向是一個氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，平衡時H2的物質的量減小 C6H12-36e-+48OH-=6CO32-+30H2O =0.012

【解析】（1）氫氣的物質的量是3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol，因此消耗苯是0.05mol，濃度是0.025mol/L，則用苯表示該反應速率為0.025mol/L÷5min＝0.005mol/(L·min)；（2）正反應是體積減小的放熱反應，為了提高該反應中苯的轉化率，除了可以適當改變反應溫度與壓強外，還可以采取的措施是增大H2的濃度（或液化抽離環己烷）。（3）已知C2H2(g)的燃燒熱為△H =-1300kJ/mol，則①C2H2(g)+5/2O2(g)→2CO2(g)+H2O(l) △H =-1300kJ/mol，又因為②3CHCH(g)→C6H6(l) △H =-636kJ/mol，則根據蓋斯定律可知①×3－②即得到C6H6(l)燃燒熱的熱化學方程式為C6H6⑴+O2(g) =6CO2(g)+3H2O⑴ ΔH=-3264kJ/mol。（4）a.由于在恒壓下進行，則氣體總壓強保持不變不能說明反應達到平衡狀態，a錯誤；b.單位時間內，每消耗0.15molH2，同時消耗0.05mol環己烷蒸汽說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態，b正確；c.苯蒸氣的質量保持不變說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態，c正確；d.氣體質量不變，但混合氣體的物質的量減小，所以氣體的平均摩爾質量保持不變說明達到平衡狀態，d正確；答案選bcd；（5）由于該反應正反應方向是一個氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，平衡時H2的物質的量減小，所以達平衡時，H2的物質的量①＞②。(6)環己烷在負極通入，發生失去電子的氧化反應，由于電解質溶液顯堿性，則負極反應式為C6H12-36e-+48OH-=6CO32-+30H2O。（7）根據方程式可知

C6H6(g)+3H2(g)→C6H12(g)

起始量（mol） 1 2.8 0

轉化量（mol） 0.6 1.8 0.6

平衡量（mol） 0.4 1 0.6

則裝置①中反應的平衡常數Kp==0.012。