乙苯催化脱氢制苯乙烯反应如图1：（1）已知：化学键C-HC-CC═CH-H键能/kJ•mol-1X348612436反应的△H=+124kJ•mol-1，X=kJ•mol-1．（2）维持体系总压强p恒定，在温度T

Question

乙苯催化脱氢制苯乙烯反应如图1：

（1）已知：

化学键	C-H	C-C	C═C	H-H
键能/kJ•mol-1	X	348	612	436

反应的△H=+124kJ•mol^-1，X=___kJ•mol^-1．
（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α，则在该温度下反应的平衡常数K=___（用α等符号表示），在平衡体系中充入氖气反应速率将___（填“增大”“减小”“不变”）．
（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1：9），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H₂以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如图1：
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___．
②控制反应温度为600℃的理由是___．
（4）某研究机构用CO₂代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺--乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯．保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO₂+H₂═CO+H₂O，CO₂+C═2CO．新工艺的特点有___（填编号）．
①CO₂与H₂反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO₂资源利用
（5）产物中另一种物质常用做燃料电池的材料，若电解质为熔融碳酸盐，其负极电极反应式为___．

Answer 1

（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×X+348-3×X-612-436）kJ•mol^-1=+124kJ•mol^-1，所以X=412，
故答案为：412；
（2）物质的量为n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，压强平衡常数Kp=(p(苯乙酸)P(H2))/(P(乙苯))=((nα)/(n(1+α))p×(nα)/(n(1+α))p)/((n(1-α))/(n(1+α))p)=(α2)/((1-α2))p，由于该体系是恒压体系，所以在平衡体系中充入氖气，体积会增大，对于反应体系相当于减压，所以反应速率会减小，
故答案为：(α2)/((1-α2))p；减小；
（3）①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，
故答案为：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；
②600℃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，高温下可能失催化剂失去活性，且消耗能量较大，故选择600℃左右，
故答案为：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，高温下可能失催化剂失去活性，且消耗能量较大；
（4）①CO₂与H₂反应，导致氢气浓度减低，有利于乙苯脱氢反应的化学平衡右移，故正确；
②由题目信息可知，在保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度，消耗的能量减少，故正确；
③由于会发生反应CO₂+C═2CO，有利于减少积炭，故正确；
④CO₂代替水蒸气，有利用CO₂资源利用，故正确，
故答案为：①②③④；
（5）根据题意，产物中另一种物质为氢气，常用做燃料电池的材料，若电解质为熔融碳酸盐，其负极电极反应式为H₂-2e-+CO₃^2-=H₂O+CO₂↑，
故答案为：H₂-2e-+CO₃^2-=H₂O+CO₂↑．