苯乙烷（C8H10）可生产塑料单体苯乙烯（C8H8），其反应原理是C8H10（g）⇌C8H8（g）+H2（g）△H>0Ⅰ．某温度下，将0.40mol苯乙烷，充入2L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质

Question

苯乙烷（C₈H₁₀）可生产塑料单体苯乙烯（C₈H₈），其反应原理是C₈H₁₀（g）⇌C₈H₈（g）+H₂（g）△H>0
Ⅰ．某温度下，将0.40mol苯乙烷，充入2L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的量，得到数据如下表：

时间/min	0	10	20	30	40
n（C8H10）/mol	0.40	0.30	0.26	n2[来源：]	n3
n（C8H8）/mol	0.00	0.10	n1	0.16	0.16

（1）当反应进行到20min时，该段时间内H₂的平均反应速率是___．
（2）该温度下，该反应的化学平衡常数是___．

化学键	C-H	C-C	C=C	H-H
键能/kJ•mol‾1	412.5	348	612	436

（3）已知：
计算上述反应的△H=___ kJ•mol^-1．若保持其他条件不变，用0.40mol H₂（g）和0.40mol C₈H₈（g）合成C₈H₁₀（g），当有30kJ热量放出时，该反应中H₂的转化率是___．此时，该反应是否达到了平衡状态？___（填“是”或“否”）．
Ⅱ．工业上以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂（不参与反应），C₈H₁₀（g）的平衡转化率与水蒸气的用量、体系的温度、压强的关系如图Ⅰ、图Ⅱ所示．

（4）由图Ⅰ可知，T₁___T₂（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（5）由图Ⅱ可知，当其他条件不变时，水蒸气的用量越大，C₈H₁₀的平衡转化率将___（填“越大”、“越小”或“不变”），原因是___．

Answer 1

I．（1）将0.40mol苯乙烷，充入2L真空密闭容器中发生反应，20min后，剩余0.26mol，减少了0.14mol，
            C₈H₁₀（g）⇌C₈H₈（g）+H₂（g）
起始（mol）   0.40        0        0
变化（mol）   0.14      0.14     0.14
20min（mol） 0.26       0.14     0.14
v（H₂）=((0.14mol)/(2L))/(20min)=0.0035mol/（L•min）
故答案为：0.0035mol/（L•min）；
（2）C₈H₁₀（g）⇌C₈H₈（g）+H₂（g）
起始（mol/L） 0.20         0       0
变化（mol/L） 0.08        0.08     0.08
30min（mol/L） 0.12       0.08     0.08
化学平衡常数K=(c(C8H8)c(H2))/(c(C8H10))=(0.08×0.08)/(0.12)=0.053；
故答案为：0.053；
（3）C₈H₁₀（g）⇌C₈H₈（g）+H₂（g），反应焓变△H=反应物键能总和-生成物键能总和=10×412.5+4×348+3×612-8×412.5-3×348-4×612-436=125KJ/mol，
根据C₈H₁₀（g）⇌C₈H₈（g）+H₂（g）△H=125kJ•mol^-1，可知 C₈H₈（g）+H₂（g）⇌C₈H₁₀（g）△H=-125kJ•mol^-1，有30kJ热量放出时，消耗的H₂量为0.24mol，所以氢气转化率=(消耗量)/(起始量)×100%=(0.24mol)/(0.4mol)×100%=60%；
根据（2）知：平衡常数=0.053，则C₈H₈（g）+H₂（g）⇌C₈H₁₀（g）的平衡常数为(1)/(0.053)=18.75，
             C₈H₈（g）+H₂（g）⇌C₈H₁₀（g）
起始（mol/L） 0.2      0.2       0
变化（mol/L） 0.12    0.12     0.12
某时刻（mol/L） 0.08   0.08    0.12
(c(C8H10))/(c(C8H8)c(H2))=(0.12)/(0.08×0.08)=18.75=18.75，反应达到平衡状态；
故答案为：125；60%；是；
Ⅱ．（4）C₈H₁₀（g）⇌C₈H₈（g）+H₂（g）△H=125kJ•mol^-1，温度升高，平衡正向移动，C₈H₁₀的转化率增大，由图I可知，压强相同时，T₁时C₈H₁₀的转化率大于T₂时C₈H₁₀的转化率，故T₁大于T₂；
故答案为：大于；
（5）其他条件不变，水蒸气的用量越大，容器的体积越大，相当于减小了原体系的压强，平衡正向移动，转化率增大；
故答案为：越大；水蒸气的用量越大，容器的体积越大，相当于减小了原体系的压强，平衡正向移动，转化率增大．