Question

【题目】BE是现代有机化工重要的单体之一，工业上采取乙苯催化脱氢制苯乙烯反应制备：

（1）已知：

化学键	C-H	C-C	C=C	H-H
键能/	412	348	612	436

计算上述反应的_______。该反应能够发生的原因是______

（2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为，则在该温度下反应的平衡常数K=_______（用a等符号表示）。

（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如图所示：

a．掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实__________。

b．控制反应温度为的理由是___________

（4）在逆过程苯乙烯加氢制乙苯的操作中，如果氢气中混有和等杂质，会引起催化剂中毒，因此必须除去。在常温下，可以用银氨溶液来检测微量的，其原理与银镜反应相似，有银析出，写出银氨溶液与反应的离子方程式________________。

（5）苯乙烯废气在工业上常用电催化氧化处理，原理如图所示：

写出阳极电极反应式I为______________

Answer 1

【答案】+124 正反应气体分子数增加，水蒸气起稀释作用，相当于减压的效果 600℃，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高 2[Ag(NH3)2]OH＋CO=(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3 H2O－e－=－OH＋H＋

【解析】

（1）反应热=反应物总键能-生成物总能键能，由有机物的结构可知，应是-CH2CH3中总键能与-CH=CH2、H2总键能之差；该反应能够发生的原因是△H-T△S<0；

（2）用三行式分析各物质的平衡值，再根据平衡常数表达式K=c(苯乙酸)×c(H2)/c(乙苯)计算；

（3）a．保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向气体体积增大的方向移动；

b．600℃时乙苯的转化率与苯乙烯的选择性均较高；结合温度对乙苯转化率、苯乙烯选择性、温度对反应速率与催化剂的影响及消耗能量等，分析控制反应温度为600℃的理由；

（4）银氨溶液将CO氧化，生成银和碳酸根；

（5）由图I为阳极水失电子被氧化生成羟基和氢离子；

（1）反应热=反应物总键能-生成物总能键能，由有机物的结构可知，应是-CH2CH3中总键能与-CH=CH2、H2总键能之差，故△H=（5×412+348-3×412-612-436）kJ·mol－1=+124kJ·mol－1；

该反应能够发生的原因是△H-T△S<0，现△H>0，故△S>0；

（2）物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应参加反应的乙苯为nα mol，则：

+H2

开始（mol）：n 0 0

转化（mol）：nα nα nα

平衡（mol）：n（1-α） nα nα

维持体系总压强p恒定，在温度T时，由PV=nRT可知，混合气体总浓度不变，设反应后的体积为V′，则

[n(1-α)+nα+nα]/V′=n/V，故V′=（1+α）V，则平衡常数K=c(苯乙酸)×c(H2)/c(乙苯)，则K= ；

（3）a．正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动，提高乙苯的平衡转化率，

b．600℃时乙苯的转化率与苯乙烯的选择性均较高，温度过低，反应速率较慢，转化率较低，温度过高，选择性下降，高温下可能使催化剂失去活性，且消耗能量较大，故选择600℃左右；

（4）银氨溶液将CO氧化，生成银和碳酸根，银氨溶液与反应的离子方程式2[Ag(NH3)2]OH＋CO=(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3；

（5）由图I为阳极水失电子被氧化生成羟基和氢离子：H2O－e－=－OH＋H＋。