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

更新 2024-01-09
科目化学
题型实验题
难度中等
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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：

① $C_{6} H_{5} C_{2} H_{5} （ g ） + \frac{21}{2} O_{2} （ g ） ═ 8 C O_{2} （ g ） + 5 H_{2} O （ g ） Δ H_{1} ＝ ﹣ 4386.9 k J • m o l^{﹣ 1}$

② $C_{6} H_{5} C H ＝ C H_{2} （ g ） + 10 O_{2} （ g ） ═ 8 C O_{2} （ g ） + 4 H_{2} O （ g ） Δ H_{2} ＝ ﹣ 4263.1 k J • m o l^{﹣ 1}$

③ $H_{2} （ g ） + \frac{1}{2} O_{2} （ g ） ═ H_{2} O （ g ） Δ H_{3} ＝ ﹣ 241.8 k J • m o l^{﹣ 1}$

计算反应④ $C_{6} H_{5} C_{2} H_{5} （ g ） ⇌ C_{6} H_{5} C H ＝ C H_{2} （ g ） + H_{2} （ g ）的 Δ H_{4} ＝$ ＿＿＿＿＿ $k J • m o l^{﹣ 1}$ ；

（2）在某温度、 $100 k P a$ 下，向反应器中充入 $1 m o l$ 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＿＿＿＿＿ $m o l$ 水蒸气作为稀释气（计算时忽略副反应）；

（3）在 $913 K 、 100 k P a$ 下，以水蒸气作稀释气、 $F e_{2} O_{3}$ 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：

⑤ $C_{6} H_{5} C_{2} H_{5} （ g ） ⇌ C_{6} H_{6} （ g ） + C H_{2} ＝ C H_{2} （ g ）$

⑥ $C_{6} H_{5} C_{2} H_{5} （ g ） + H_{2} （ g ） ⇌ C_{6} H_{5} C H_{3} （ g ） + C H_{4} （ g ）$

以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性 $S$ （ $S ＝ \frac{转化为目的产物所消耗乙苯的量}{已转化的乙苯总量} \times 100 %$ ）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 $F e_{2} O_{3}$ 的描述错误的是＿＿＿＿＿；

A．	$X$ 射线衍射技术可测定 $F e_{2} O_{3}$ 晶体结构
B．	$F e_{2} O_{3}$ 可改变乙苯平衡转化率
C．	$F e_{2} O_{3}$ 降低了乙苯脱氢反应的活化能
D．	改变 $F e_{2} O_{3}$ 颗粒大小不影响反应速率

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 $C u$ （Ⅰ）的配合物促进 $C_{6} H_{5} C H_{2} X$ （引发剂， $X$ 表示卤素）生成自由基 $C_{6} H_{5} C H_{2} •$ ，实现苯乙烯可控聚合。

（5）引发剂 $C_{6} H_{5} C H_{2} C l 、 C_{6} H_{5} C H_{2} B r 、 C_{6} H_{5} C H_{2} I$ 中活性最高的是＿＿＿＿＿；

（6）室温下，① $C u^{+}$ 在配体 $L$ 的水溶液中形成 $[C u （ L ）_{2}]^{+}$ ，其反应平衡常数为 $K$ ；

② $C u B r$ 在水中的溶度积常数为 $K_{s p}$ 。由此可知， $C u B r$ 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）。

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