Question

13．苯硫酚（PhSH）是一種用途廣泛的有機(jī)合成中間體．工業(yè)上用常用氯苯（PhCl）和硫化氫（H₂S）在高溫下反應(yīng)來制備苯硫酚，但會(huì)有副產(chǎn)物苯（PhH）生成．
Ⅰ：PhCl_（g）+H₂S_（g）?PhSH_（g）+HCl_（g）△H₁=-16.8kJ•mol^-1
Ⅱ：PhCl_（g）+H₂S_（g）═PhH_（g）+HCl_（g）+$\frac{1}{8}$S_8（g） △H₂
回答下列問題：
（1）反應(yīng)Ⅰ為可逆反應(yīng)，寫出平衡常數(shù)的表達(dá)式K=$\frac{c（PhSH）×c（HCl）}{c（PhCl）×c（{H}_{2}S）}$，反應(yīng)Ⅱ?yàn)椴豢赡娣磻?yīng)，△H₂=＜0．（填寫“＞”，“＜”，“=”）
（2）上述兩個(gè)反應(yīng)的能量變化如圖一所示，則在某溫度時(shí)反應(yīng)速度v（Ⅰ）＞ v（Ⅱ）．（填寫“＞”，“＜”，“=”）
（3）現(xiàn)將一定量的氯苯和硫化氫置于一固定容積的容器中模擬工業(yè)生產(chǎn)過程，在不同溫度下均反應(yīng)20分鐘測(cè)定生成物的濃度，得到圖二和圖三．
①請(qǐng)解釋圖二中兩條曲線的變化開始時(shí)，反應(yīng)Ⅰ速率大于反應(yīng)Ⅱ速率，所以生成苯硫酚濃度大于苯；反應(yīng)Ⅰ達(dá)到平衡后，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，所以生成物苯硫酚濃度減��；反應(yīng)Ⅱ是不可逆反應(yīng)，溫度升高反應(yīng)速率加快，生成的苯濃度增加，消耗了反應(yīng)物，進(jìn)一步導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)．
②若要提高主產(chǎn)物苯硫酚的產(chǎn)量，可采取的措施是R=2.5，溫度控制在590K．
（4）請(qǐng)根據(jù)圖二、圖三，畫出恒溫恒容條件下反應(yīng)主產(chǎn)物苯硫酚的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線圖．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值；由圖1可知，Ⅱ中反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng)；
（2）活化能越高，反應(yīng)速率應(yīng)越慢；
（3）①開始時(shí)，反應(yīng)Ⅰ速率大于反應(yīng)Ⅱ速率，所以生成苯硫酚濃度大于苯；反應(yīng)Ⅰ達(dá)到平衡后，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，所以生成物苯硫酚濃度減�。环磻�(yīng)Ⅱ是不可逆反應(yīng)，溫度升高反應(yīng)速率加快，生成的苯濃度增加，消耗了反應(yīng)物，進(jìn)一步導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)；
②由圖三可知，R=2.5時(shí)PhSH濃度最大，由圖二可知，溫度590K時(shí)PhSH濃度最大；
（4）恒溫恒容條件下，苯硫酚的物質(zhì)的量隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大，到達(dá)平衡后濃度大最大，而平衡后苯濃度增加，消耗了反應(yīng)物，導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)，苯硫酚的物質(zhì)的量減�。�

解答 解：（1）化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)的表達(dá)式K=$\frac{c（PhSH）×c（HCl）}{c（PhCl）×c（{H}_{2}S）}$；由圖1可知，Ⅱ中反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng)，故△H＜0，
故答案為：$\frac{c（PhSH）×c（HCl）}{c（PhCl）×c（{H}_{2}S）}$；＜；
（2）活化能Ⅱ＞I，活化能越高，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目越小，反應(yīng)速率應(yīng)越慢，故反應(yīng)速率v（Ⅰ）＞v（Ⅱ），
故答案為：＞；
（3）①開始時(shí)，反應(yīng)Ⅰ速率大于反應(yīng)Ⅱ速率，所以生成苯硫酚濃度大于苯；反應(yīng)Ⅰ達(dá)到平衡后，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，所以生成物苯硫酚濃度減�。环磻�(yīng)Ⅱ是不可逆反應(yīng)，溫度升高反應(yīng)速率加快，生成的苯濃度增加，消耗了反應(yīng)物，進(jìn)一步導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)，PhSH的濃度又降低，
故答案為：開始時(shí)，反應(yīng)Ⅰ速率大于反應(yīng)Ⅱ速率，所以生成苯硫酚濃度大于苯；反應(yīng)Ⅰ達(dá)到平衡后，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，所以生成物苯硫酚濃度減��；反應(yīng)Ⅱ是不可逆反應(yīng)，溫度升高反應(yīng)速率加快，生成的苯濃度增加，消耗了反應(yīng)物，進(jìn)一步導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)；
②由圖三可知，R=2.5時(shí)PhSH濃度最大，由圖二可知，溫度590K時(shí)PhSH濃度最大，故采取措施為：，
故答案為：R=2.5，溫度控制在590K；
（4）恒溫恒容條件下，苯硫酚的物質(zhì)的量隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大，到達(dá)平衡后濃度大最大，而平衡后苯濃度增加，消耗了反應(yīng)物，導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)，苯硫酚的物質(zhì)的量減小，苯硫酚的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線圖為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡圖象綜合應(yīng)用、平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)能量變化等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．