10.聚苯乙烯是一類重要的高分子材料,可通過(guò)苯乙烯聚合制得?;卮鹣铝袉?wèn)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(yīng)甲:C6H5-CH2CH3(g)?C6H5-CH=CH2(g)+H2(g) ΔH1
近期科技工作者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果,研究了一個(gè)乙苯分子在催化劑表面脫氫制苯乙烯的反應(yīng),其歷程如圖1所示(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用*標(biāo)注):
乙苯脫氫制苯乙烯反應(yīng)的焓變?chǔ)1
0(選填“大于”或“小于”或“等于”),該反應(yīng)歷程的決速步驟反應(yīng)方程式為
。
(2)乙苯脫氫是合成苯乙烯的關(guān)鍵步驟。某溫度下,向2.0L恒容密閉容器中充入0.10molC6H5CH2CH3(g),測(cè)得乙苯脫氫反應(yīng)時(shí)間(t)與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)(p)的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:
時(shí)間t/h |
0 |
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
20 |
25 |
30 |
總壓強(qiáng)p/100kPa |
4.91 |
5.58 |
6.32 |
7.31 |
8.54 |
9.50 |
9.52 |
9.53 |
9.53 |
計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)K=
(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后兩位)。
(3)在913K、100kPa下,以水蒸氣作稀釋氣。Fe
2O
3作催化劑,乙苯除脫氫生成苯乙烯外,還會(huì)發(fā)生如下兩個(gè)副反應(yīng):
反應(yīng)乙:C
6H
5C
2H
5(g)?C
6H
6(g)+CH
2=CH
2(g)
反應(yīng)丙:C
6H
5C
2H
5(g)+H
2(g)?C
6H
5CH
3(g)+CH
4(g)
以上反應(yīng)體系中,芳香烴產(chǎn)物苯乙烯、苯和甲苯的選擇性S隨乙苯轉(zhuǎn)化率的變化曲線如圖2所示,其中曲線b代表的產(chǎn)物是
,理由是
。(S=轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物所消耗乙苯的量×100%)
(4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,乙苯脫氫反應(yīng)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
常數(shù),只與溫度有關(guān)),圖3中③代表lgk
逆隨
的變化關(guān)系,則能代表lgk
正隨
的變化關(guān)系的是
。
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(guān)鍵步驟是某Cu(I)的配合物促進(jìn),CuCl是合成該Cu(I)的配合物的關(guān)鍵物質(zhì)。在CuCl的晶胞中,Cl
-的位置如圖4所示。Cu
+填充于Cl
-構(gòu)成的四面體空隙中,則Cu
+的配位數(shù)為
;若N
A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
nm(用含ρ、N
A的代數(shù)式表示)。