做真题学化学-2023年新高考湖南化学卷第16题

做真题，学化学，带你畅游化学知识海洋，掌握化学内在逻辑规律，满分高分不是梦。本题主要考查化学反应原理内容，涉及热化学方程式、盖斯定律、选择性、反应引发过程、平衡移动及常数计算等内容。要提取有效信息，运用化学规律解答问题。

16．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：

(2)在某温度、100kPa下，向反应器中充入1mol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_______mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)；

(3)在913K、100kPa下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3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：

以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性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Fe2O3的描述错误的是_______；

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C6H5CH2X(引发剂，X表示卤素)生成自由基，实现苯乙烯可控聚合。

(5)引发剂中活性最高的是_______；

(6)室温下，①Cu⁺在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]⁺，其反应平衡常数为K；②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。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)。

解析和解答如下：

（1）通过给出的三个热化学方程式构造目标反应方程式，运用盖斯定律得出结果。④=①-②-③，则：

ΔH₄=ΔH₁-ΔH₂-ΔH₃=118 kJ·mol^-1

（2）温度相同，平衡常数相同。气体反应平衡常数多用K_p表示。分压与物质的量成正比。

乙苯转化率为50%时，平衡体系中：

n(乙苯)=n(乙烯)=n(H₂)=0.5mol

p=100kPa，n(总)=0.5×3=1.5 mol

分压：

p(乙苯)=p(乙烯)=p(H₂)=0.5×100/1.5=100/3 kPa

K_p=p(乙烯)·p(H₂)/p(乙苯)=100/3 kPa

设加入x mol H₂O，乙苯转化率为75%，平衡体系中：

n(乙苯)=0.25mol

n(乙烯)=n(H₂)=0.75mol

p=100kPa，n(总)=n(乙苯)+n(乙烯)+n(H₂)+n(H₂O)=(1.75+x) mol

p(乙苯)=0.25×100/(1.75+x) kPa

p(乙烯)=p(H₂)=0.75×100/(1.75+x) kPa

K_p=p(乙烯)·p(H₂)/p(乙苯)

=(0.75×100)²/(1.75+x)²÷[0.25×100/(1.75+x)]

=0.75×3×100/(1.75+x)=100/3

得：x=5 mol。

（3）观察图像，结合方程式进行分析：

主反应为④，随着乙苯转化率的增大，体系内的分压：

p(乙苯)↓，p(H₂)↑。

反应⑤p(乙苯)↓，平衡逆向移动；

反应⑥p(乙苯)↓，平衡逆向移动，p(H₂)↑，平衡正向移动。

综合比较，p(乙苯)↓对两反应影响相同，p(H₂)↑导致⑥正向移动，⑥正向移动更大，生成甲苯的选择性更高。

b代表甲苯。

主反应④的产物H₂，为反应⑥的反应物，促进反应⑥的平衡正向移动，产物甲苯的量增加，选择性增大。

（4）对选项A：晶体结构可用X射线衍射测定。正确。

对选项B：催化剂改变速率，不改变平衡。错误。

对选项C：催化剂通过改变反应历程，降低活活能加快反应进行。正确。

对选项D：催化剂参与了催化反应，催化剂颗粒越小，表面积越大，与气体的接触面积越大，反应速率越快。错误。

选BD。

（5）高考题中选C₆H₅CH₂I。

从C-X键的强度和极性角度解答。生成自由基，需要C-X键均裂。C-I键极性更小，有利于均裂；C-I键键能更小，断裂速度更快。

科研和生产上可能结论不同。答题时立足课本。

（6）根据已知平衡常数，凑：

Cu⁺+2L⇌[Cu(L)₂]⁺

K=c{[Cu(L)₂]⁺}÷[c(Cu⁺)·c²(L)]

CuBr⇌Cu⁺+Br^-

K_sp=c(Cu⁺)·c(Br^-)

目标反应，上述两个方程式相加：

CuBr+2L⇌[Cu(L)₂]⁺+Br^-

K'=c{[Cu(L)₂]⁺}·c(Br^-)/c²(L)

=c{[Cu(L)₂]⁺}/[c(Cu⁺)·c²(L)]×c(Cu⁺)·c(Br^-)

=KK_sp

若是熟练掌握方程式和平衡常数的关系，可直接写出，节省时间：

方程式相加，平衡常数相乘；

方程式相减，平衡常数相除；

方程式乘系数a，平衡常数为a次方。

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