Question

【題目】乙基叔丁基酸(以ETBE表示)是一種性能優(yōu)良的高辛烷值汽油調(diào)和劑，用乙醇與異丁烯(以IB表示)在催化劑HZSM－5催化下合成ETBE，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C2H5OH(g)+IB(g) ETBE(g)　ΔH�；卮鹣铝袉栴}：

(1)反應(yīng)物被催化劑HZSM－5吸附的順序與反應(yīng)歷程的關(guān)系如上圖所示，該反應(yīng)的ΔH＝______akJ·mol-1，下列選項正確的是______(填序號)。

A．反應(yīng)歷程的最優(yōu)途徑是C1

B．HZSM－5沒有參加化學(xué)反應(yīng)

C．相同條件下，采用不同途徑時，乙醇的平衡轉(zhuǎn)化率C1>C2>C3

D．升高反應(yīng)溫度有利于提高平衡產(chǎn)率

(2)向剛性容器中按物質(zhì)的量之比1:1充入乙醇和異丁烯，在溫度為378K與388K時異丁烯的轉(zhuǎn)化率隨時間變化如圖所示。

①圖中A、M、B三點，化學(xué)反應(yīng)速率由大到小的順序為__________________，其中逆反應(yīng)速率最大的點是_________(用符號A、M、B填寫)。

②388K時，容器內(nèi)起始總壓為P0 Pa，用分壓表示的該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝____________Pa-1(用含有P0的式子表示)。

③瑞典化學(xué)家阿累尼烏斯的化學(xué)反應(yīng)速率經(jīng)驗定律為：k＝A (其中，k為速率常數(shù)A、R為常數(shù)，Ea為活化能，T為絕對溫度，e為自然對數(shù)底數(shù)，約為2.718)。由此判斷下列說法中正確的是_________(填序號，k正、k逆為正、逆速率常數(shù))。

A．其他條件不變，升高溫度，k正增大，k逆變小

B．其他條件不變，使用催化劑，k正、k逆同倍數(shù)增大

C．其他條件不變，増大反應(yīng)物濃度k正增大，k逆不變

D．其他條件不變，減小壓強，k正、k逆都變小

已知反應(yīng)速率，計算上圖中M點＝_________(保留兩位小數(shù))

Answer 1

【答案】－4 A M＞B＞A A B 5.33

【解析】

(1)焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物總能量；根據(jù)改變反應(yīng)速率的影響因素分析。

(2)①溫度升高，反應(yīng)速率增大，縮短平衡所需時間，并根據(jù)反應(yīng)速率與溫度、濃度關(guān)系進行分析；

②建立三段式進行計算；

③根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析與k正、k逆的關(guān)系；先計算，再計算M點的各物質(zhì)的關(guān)系與總壓強，再根據(jù)公式進行計算。

(1)反應(yīng)物被催化劑HZSM－5吸附的順序與反應(yīng)歷程的關(guān)系如上圖所示，該反應(yīng)的ΔH＝(1-5)a kJ·mol1=－4a kJ·mol1；

A．根據(jù)圖中信息，過渡態(tài)1的活化能是4a kJ·mol1，過渡態(tài)2的活化能是6a kJ·mol1，過渡態(tài)3的活化能是6a kJ·mol1，因此反應(yīng)歷程的最優(yōu)途徑是C1，故A正確；

B．HZSM－5參加化學(xué)反應(yīng)，降低反應(yīng)的活化能，能夠使化學(xué)反應(yīng)速率大大加快，故B錯誤；

C．相同條件下，采用不同途徑時，由于不能改變反應(yīng)物、生成物的總能量，因此乙醇的平衡轉(zhuǎn)化率相等，故C錯誤；

D．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)溫度，平衡逆向移動，因此不利于提高平衡產(chǎn)率，故D錯誤；

綜上所述，答案為：－4；A。

(2)①溫度升高，反應(yīng)速率增大，縮短平衡所需時間，因此L1為388K時異丁烯的轉(zhuǎn)化率，M、A是388K溫度下的反應(yīng)，反應(yīng)正向進行，M點的濃度比A點濃度大，反應(yīng)速率快，所以反應(yīng)速率是M＞A，M、B點濃度相同，B點溫度低，因此反應(yīng)速率M＞B，A、B觀察斜率，反應(yīng)速率B＞A，故化學(xué)反應(yīng)速率由大到小的順序為M＞B＞A，A、M、B三點中A點溫度高于B點，A點生成物的濃度大于M、B點，所以圖中A、M、B三點，逆反應(yīng)速率最大的點是A點，故答案為：M＞B＞A；A。

②388K時，假設(shè)加入的物質(zhì)的量都為amol，，容器內(nèi)起始總壓為P0 Pa，根據(jù)壓強之比等于物質(zhì)的量之比，P=0.6P0 Pa，用分壓表示的該反應(yīng)的平衡常數(shù)；故答案為：。

③A．其他條件不變，升高溫度，正逆反應(yīng)速率增大，因此k正增大，k逆增大，故A錯誤；B．其他條件不變，使用催化劑，催化劑同等程度的改變反應(yīng)速率，因此k正、k逆同倍數(shù)增大，故B正確；C．反應(yīng)速率常數(shù)只與反應(yīng)溫度有關(guān)，其他條件不變，増大反應(yīng)物濃度，k正不變，k逆不變，故C錯誤；D．反應(yīng)速率常數(shù)只與反應(yīng)溫度有關(guān)，其他條件不變，減小壓強，k正、k逆都不變，故D錯誤；已知反應(yīng)速率，當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，，則，假設(shè)開始時n(異丁烯)= n(乙醇)=amol，M點轉(zhuǎn)化率為60%，因此M點時n(異丁烯)= n(乙醇)=0.4amol，n(ETBE)=0.6amol，氣體總物質(zhì)的量為0.4amol + 0.4amol+0.6amol =1.4amol，此時壓強，M點；故答案為：B；5.33。