《2025年天利38套五年真题高考试题分类化学》

3. (2023·湖南卷,14分)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ. 苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式：
① ${C_{6}H_{5}C_{2}H_{5}(g) + \dfrac{21}{2}O_{2}(g)\xlongequal{}8CO_{2}(g) + 5H_{2}O(g)}$ $\Delta H_{1}=-4\ 386.9\ {kJ/mol}$
② ${C_{6}H_{5}CH\xlongequal{}CH_{2}(g) + 10O_{2}(g)\xlongequal{}8CO_{2}(g) + 4H_{2}O(g)}$ $\Delta H_{2}=-4\ 263.1\ {kJ/mol}$
③ ${H_{2}(g) + \dfrac{1}{2}O_{2}(g)\xlongequal{}H_{2}O(g)}$ $\Delta H_{3}=-241.8\ {kJ/mol}$
计算反应④${C_{6}H_{5}C_{2}H_{5}(g)⇌ C_{6}H_{5}CH\xlongequal{}CH_{2}(g) + H_{2}(g)}$的$\Delta H_{4}=$$+118$$\ {kJ/mol}$。
(2)在某温度、$100\ {kPa}$下，向反应器中充入$\quantity{1}{mol}$气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为$50\%$，欲将平衡转化率提高至$75\%$，需要向反应器中充入$$5$\ {mol}$水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)。
(3)在$913\ {K}$、$100\ {kPa}$下，以水蒸气作稀释气、${Fe_{2}O_{3}}$作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：
⑤ ${C_{6}H_{5}C_{2}H_{5}(g)⇌ C_{6}H_{6}(g) + CH_{2}\xlongequal{}CH_{2}(g)}$
⑥ ${C_{6}H_{5}C_{2}H_{5}(g) + H_{2}(g)⇌ C_{6}H_{5}CH_{3}(g) + CH_{4}(g)}$
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性$S$($S=\dfrac{转化为目的产物所消耗乙苯的量}{已转化的乙苯总量}× 100\%$)随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线$b$代表的产物是____________，理由是____________
______
______；

(4)关于本反应体系中催化剂${Fe_{2}O_{3}}$的描述错误的是BD；
A. $X$射线衍射技术可测定${Fe_{2}O_{3}}$晶体结构
B. ${Fe_{2}O_{3}}$可改变乙苯平衡转化率
C. ${Fe_{2}O_{3}}$降低了乙苯脱氢反应的活化能
D. 改变${Fe_{2}O_{3}}$颗粒大小不影响反应速率
Ⅱ. 苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某${Cu}$(Ⅰ)的配合物促进${C_{6}H_{5}CH_{2}X}$(引发剂，${X}$表示卤素)生成自由基${\dot{C_{6}H_{5}CH_{2}}}$，实现苯乙烯可控聚合。
(5)引发剂${C_{6}H_{5}CH_{2}Cl}$、${C_{6}H_{5}CH_{2}Br}$、${C_{6}H_{5}CH_{2}I}$中活性最高的是$\mathrm{C_6H_5CH_2I}$；
(6)室温下，①${Cu^{+}}$在配体${L}$的水溶液中形成${[Cu(L)_{2}]^{+}}$，其反应平衡常数为$K$；②${CuBr}$在水中的溶度积常数为$K_{sp}$。由此可知，${CuBr}$在配体${L}$的水溶液中溶解反应的平衡常数为____________(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。

答案： 3.(14分)
(1)$+118$
(2)5
(3)苯 在恒温恒压的条件下，随着水蒸气加入的量逐渐增大，
乙苯的转化率逐渐增大，各物质的分压逐渐减小，反应④⑤平
衡正向移动，苯的选择性增大，反应⑥的平衡不移动，但由于反
应④产生 $\mathrm{H_2}$ 的量增多，甲苯的选择性会有所提升，但 $\mathrm{H_2}$ 的
量的变化对反应体系影响较小可不考虑，故曲线 b 代表的产物
是苯
(4)BD
(5)$\mathrm{C_6H_5CH_2I}$
(6)$K · K_\mathrm{sp}$
【解析】反应原理综合
(1)根据盖斯定律可知，由①－(②－
③)可得④,$\mathrm{C_6H_5CH_2CH_3(g) \xlongequal{ } C_6H_5CH=CH_2(g) + H_2(g)}$
$\Delta H_4 = \Delta H_1 - (\Delta H_2 + \Delta H_3) = -4386.9\ \mathrm{kJ/mol} -$
$[(-4263.1\ \mathrm{kJ/mol}) + (-241.8\ \mathrm{kJ/mol})] = +118\ \mathrm{kJ/mol}$。
(2) $\mathrm{C_6H_5CH_2CH_3(g) \xlongequal{ } C_6H_5CH=CH_2(g) + H_2(g)}$
起始/mol 1 0 0
转化/mol 0.5 0.5 0.5
平衡/mol 0.5 0.5 0.5
设加入 $x\ \mathrm{mol}$ 水蒸气稀释后，转化率提高至 75％，列三段式：
$\mathrm{C_6H_5CH_2CH_3(g) \xlongequal{ } C_6H_5CH=CH_2(g) + H_2(g)}$
起始/mol 1 0 0
转化/mol 0.75 0.75 0.75
平衡/mol 0.25 0.75 0.75
温度相同时化学平衡常数相等，设加入水蒸气前后两次平衡时
的体积分别为 $V_1$、$V_2$，即$\frac{0.5}{V_1} · \frac{0.5}{V_1} · \frac{0.5}{V_1} = \frac{0.75}{V_2} · \frac{0.75}{V_2} · \frac{0.75}{V_2}$，因为该过程恒
温恒压，气体体积之比等于物质的量之比，即$\frac{V_1}{V_2} = \frac{1.5}{1.75 + x}$，故
联立等式解得$x =5$。
(4)X射线衍射仪是利用衍射原理，可精确
测定物质的晶体结构，A 项正确;$\mathrm{Fe_2O_3}$ 为催化剂，催化剂不能
改变乙苯的平衡转化率，B 项错误;催化剂可以降低反应的活化
能，C 项正确;$\mathrm{Fe_2O_3}$ 颗粒越小，则与反应物接触面积越大，反应
速率越快，D项错误。
(5)由于原子半径：I$＞$Br$＞$Cl，$\mathrm{C_6H_5CH_2—}$
与 I 之间的作用力最弱，使得 $\mathrm{C_6H_5CH_2I}$ 更易生成自由基
$\mathrm{C_6H_5CH_2 ·}$，故活性最高的是 $\mathrm{C_6H_5CH_2I}$。
(6)$\mathrm{CuBr \xlongequal{ } Cu^+ +}$
$\mathrm{Br^-}$ ② 的溶度积常数为 $K_\mathrm{sp}$，$\mathrm{Cu^+ + 2L \xlongequal{ } [Cu(L)_2]^+}$ ①的平
衡常数为 $K$，$\mathrm{CuBr + 2L \xlongequal{ } [Cu(L)_2]^+ + Br^-}$ ③，则③的平衡
常数为 $K_\mathrm{sp} · K$。
答 59 ·