聚苯乙烯是一類重要的高分子材料,可通過苯乙烯聚合制得。回答下列問題:
Ⅰ.苯乙烯的制備
(1)工業(yè)常采用乙苯脫氫的方法制備苯乙烯,其原理如下:
反應甲:C6H5-CH2CH3(g)?C6H5-CH=CH2(g)+H2(g) ΔH1
近期科技工作者結合實驗與計算機模擬結果,研究了一個乙苯分子在催化劑表面脫氫制苯乙烯的反應,其歷程如圖1所示(吸附在催化劑表面的物質用*標注):
乙苯脫氫制苯乙烯反應的焓變ΔH1大于大于0(選填“大于”或“小于”或“等于”),該反應歷程的決速步驟反應方程式為 C6H5-CHCH2*+2H*=C6H5-CH=CH2+H2C6H5-CHCH2*+2H*=C6H5-CH=CH2+H2。
(2)乙苯脫氫是合成苯乙烯的關鍵步驟。某溫度下,向2.0L恒容密閉容器中充入0.10molC6H5CH2CH3(g),測得乙苯脫氫反應時間(t)與容器內氣體總壓強(p)的數(shù)據見下表:
時間t/h | 0 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | 20 | 25 | 30 |
總壓強p/100kPa | 4.91 | 5.58 | 6.32 | 7.31 | 8.54 | 9.50 | 9.52 | 9.53 | 9.53 |
0.75
0.75
(結果保留至小數(shù)點后兩位)。(3)在913K、100kPa下,以水蒸氣作稀釋氣。Fe2O3作催化劑,乙苯除脫氫生成苯乙烯外,還會發(fā)生如下兩個副反應:
反應乙:C6H5C2H5(g)?C6H6(g)+CH2=CH2(g)
反應丙:C6H5C2H5(g)+H2(g)?C6H5CH3(g)+CH4(g)
以上反應體系中,芳香烴產物苯乙烯、苯和甲苯的選擇性S隨乙苯轉化率的變化曲線如圖2所示,其中曲線b代表的產物是
苯
苯
,理由是 反應甲為主反應,反應乙丙為副反應,苯乙烯的選擇性最大;在恒溫恒壓下,隨乙苯轉化率的增大,反應乙正向移動,反應丙不移動,則曲線b代表產物苯
反應甲為主反應,反應乙丙為副反應,苯乙烯的選擇性最大;在恒溫恒壓下,隨乙苯轉化率的增大,反應乙正向移動,反應丙不移動,則曲線b代表產物苯
。(S=轉化為目的產物所消耗乙苯的量×100%)(4)實驗測得,乙苯脫氫反應的速率方程為v正=k正p乙苯,v逆=k逆p苯乙烯p氫氣(k正、k逆為速率
1
T
1
T
1
T
④
④
。Ⅱ.苯乙烯的聚合
(5)苯乙烯聚合有多種方法,其中一種方法的關鍵步驟是某Cu(I)的配合物促進,CuCl是合成該Cu(I)的配合物的關鍵物質。在CuCl的晶胞中,Cl-的位置如圖4所示。Cu+填充于Cl-構成的四面體空隙中,則Cu+的配位數(shù)為
4
4
;若NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,該晶體的密度為ρg?cm-3,則該晶胞中Cu+之間的距離為 2
2
×
3
398
ρ
N
A
×
1
0
7
nm
2
2
×
3
398
ρ
N
A
×
1
0
7
nm
【考點】化學平衡的計算.
【答案】大于;C6H5-CHCH2*+2H*=C6H5-CH=CH2+H2;0.75;苯;反應甲為主反應,反應乙丙為副反應,苯乙烯的選擇性最大;在恒溫恒壓下,隨乙苯轉化率的增大,反應乙正向移動,反應丙不移動,則曲線b代表產物苯;④;4;
2
2
×
3
398
ρ
N
A
×
1
0
7
nm
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/10/6 3:0:1組卷:19引用:2難度:0.5
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1.在催化劑作用下,可逆反應2SiHCl3(g)?SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)在溫度為323K和343K時SiHCl3的轉化率隨時間變化的結果如圖所示(已知:反應速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數(shù),x為物質的量分數(shù))。下列說法錯誤的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/26 8:0:1組卷:40引用:1難度:0.5 -
2.甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領域,三氯氫硅(SiHCl3)是制備甲硅烷的重要原料?;卮鹣铝袉栴}:
(1)工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產SiHCl3時伴隨發(fā)生的反應有:
Si(s)+4HCl(g)═SiCl4(g)+2H2(g)△H=-241kJ/mol
SiHCl3(g)+HCl(g)═SiCl4(g)+H2(g)△H=-31kJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產SiHCl3的熱化學方程式是
(2)鋁鋰形成化合物LiAlH4既是金屬儲氫材料又是有機合成中的常用試劑,遇水能得到無色溶液并劇烈分解釋放出H2,請寫出其水解反應化學方程式
(3)三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應2SiHCl3(g)?SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)為歧化制甲硅烷過程的關鍵步驟,此反應采用一定量的PA100催化劑,在不同反應溫度下測得SiHCl3的轉化率隨時間的變化關系如圖所示。
①353.15K時,平衡轉化率為
②323.15K時,要縮短反應達到平衡的時間,可采取的最佳措施是
(4)比較a、b處反應速率的大?。簐a
v逆=k2x2_SiH2Cl2xSiCl4,k1、k2分別是正、逆反應的速率常數(shù),與反應溫度有關,x為物質的量分數(shù),則在353.15K時=k1k2
(5)硅元素最高價氧化物對應的水化物是H2SiO3,室溫下,0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液,堿性更強的是
已知:H2SiO3:Ka1=2.0×10-10、Ka2=1.0×10-12,H2CO3:Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11發(fā)布:2024/12/26 8:0:1組卷:61引用:2難度:0.2 -
3.甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領域,三氯氫硅(SiHCl3)是制備甲硅烷的重要原料。回答下列問題:
(1)工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產SiHCl3時伴隨發(fā)生的反應有:
①Si(s)+4HCl(g)═SiCl4( g)+2H2(g)△H=-24lkJ/mol
②SiHCl3 (g)+HCl(g)═SiCl4 (g)+H2(g)△H=-3lkJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產SiHCl3的熱化學方程式是
(2)工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰(LiAlH4)制甲硅烷,反應后得甲硅烷及兩種鹽。該反應的化學方程式為
(3)三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應2SiHCl3(g)?SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)為歧化制甲硅烷過程的關鍵步驟,此反應采用一定量的PA100催化劑,在不同反應溫度下測得SiHCl3的轉化率隨時間的變化關系如圖所示。
①353.15K時,平衡轉化率為
③比較a、b處反應速率的大?。簐a=k1k2發(fā)布:2024/12/26 8:0:1組卷:19引用:1難度:0.5
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