Question

1，2-二氯丙烷(CH₂C1CHClCH₃)是一种重要的化工原料，工业上可用丙烯加成法制备，主要副产物为3-氯丙烯(CH₂=CHCH₂C1)，反应原理为：

I．CH₂=CHCH₃(g)+C1₂(g)CH₂C1CHC1CH₃(g)   △H₁=—134kJ·mol^-1

II．CH₂=CHCH₃(g)+C1₂(g)CH₂=CHCH₂C1(g)+HC1(g)△H₂=—102kJ·mol^-1

请回答下列问题：

(1)已知CH₂=CHCH₂C1(g)+HC1(g)CH₂C1CHC1CH₃(g)的活化能E_a(正)为132kJ·mol^-1，则该反应的活化能E_a(逆)为______kJ·mol^-1。

(2)一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH₂=CHCH₃(g)和C1₂(g)。在催化剂作用下发生反应I、Ⅱ，容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。

时间/min	0	60	120	180	240	300	360
压强/kPa	80	74.2	69.4	65.2	61.6	57.6	57.6

①用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率，即，则前120min内平均反应速率v(CH₂C1CHC1CH₃)=______kPa·min^-1。(保留小数点后2位)。

②该温度下，若平衡时HC1的体积分数为，则丙烯的平衡总转化率_______；反应I的平衡常数K_p=_____kPa^-1(K_p为以分压表示的平衡常数，保留小数点后2位)。

(3)某研究小组向密闭容器中充入一定量的CH₂=CHCH₃和C1₂，分别在A、B两种不同催化剂作用下发生反应，一段时间后测得CH₂C1CHC1CH₃的产率与温度的关系如下图所示。

①下列说法错误的是___________(填代号)。

a．使用催化剂A的最佳温度约为250℃

b．相同条件下，改变压强不影响CH₂C1CHC1CH₃的产率

c．两种催化剂均能降低反应的活化能，但△H不变

d．提高CH₂C1CHC1CH₃反应选择性的关键因素是控制温度

②在催化剂A作用下，温度低于200℃时，CH₂C1CHC1CH₃的产率随温度升高变化不大，主要原因是_______________________________________________________________。

③p点是否为对应温度下CH₂C1CHC1CH₃的平衡产率，判断理由是_____________。

Answer

164 0.09 74% 0.21 bd 温度较低，催化剂的活性较低，对化学反应速率的影响小 不是平衡产率，因为该反应的正反应为放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，p点的平衡产率应高于B催化剂作用下450℃的产率

【解析】

(1)已知：I．CH2=CHCH3(g)+C12(g)CH2C1CHC1CH3(g) △H1=—134kJ·mol-1，II．CH2=CHCH3(g)+C12(g)CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)△H2=—102kJ·mol-1，根据盖斯定律可知，I-II得CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)CH2C1CHC1CH3(g)，此反应的反应热△H=Ea(正)-Ea(逆)；

(2)①因反应II的△V=0，△p=0，则反应I的△p=80kPa-69.4kPa=10.6kPa，根据，计算120min内平均反应速率v(CH2C1CHC1CH3)；

②设起始时CH2=CHCH3(与)和C12(g)均为5mol，则容器内起始时总物质的量为10mol，根据恒温恒容条件下气体的物质的量与压强成正比可知，平衡时气体的总物质的量为10mol×=7.2mol，减小的物质的量为10mol-7.2mol=2.8mol，根据反应I可知反应生成的CH2C1CHC1CH3(g)为2.8mol，平衡时HC1的体积分数为，说明生成的HCl为7.2mol×=0.9mol，结合反应I、Ⅱ，则参加反应的丙烯的总物质的量为2.8mol+0.9mol=3.7mol，由此计算平衡时丙烯的平衡总转化率和反应I的平衡常数；

(3)①a．由图示可知使用催化剂A时产率最高时温度约为250℃；

b．根据反应I的特点分析压强对产率的影响；

c．使用催化剂能改变反应的活化能，但不改变反应热；

d．不同催化剂对产率影响与温度有关；

②在催化剂A作用下，温度低于200℃时，CH2C1CHC1CH3的产率随温度升高变化不大，说明此时催化效率低；

③在相同温度下，不同的催化剂能改变反应速率，但不影响平衡状态，反应I是放热反应，温度升高平衡会逆向移动。

(1)已知：I．CH2=CHCH3(g)+C12(g)CH2C1CHC1CH3(g) △H1=—134kJ·mol-1，II．CH2=CHCH3(g)+C12(g)CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)△H2=—102kJ·mol-1，根据盖斯定律可知，I-II得CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)CH2C1CHC1CH3(g)，此反应的反应热△H=△H1-△H2=Ea(正)-Ea(逆)，则Ea(逆)=Ea(正)-（△H1-△H2）=132kJ·mol-1-（—134kJ·mol-1+102kJ·mol-1）=164kJ·mol-1；

(2) ①因反应II的△V=0，△p=0，则反应I的△p=80kPa-69.4kPa=10.6kPa，则120min内平均反应速率v(CH2C1CHC1CH3)==kPa·min-1≈0.09kPa·min-1；

②设起始时CH2=CHCH3(g)和C12(g)均为5mol，则容器内起始时总物质的量为10mol，根据恒温恒容条件下气体的物质的量与压强成正比可知，平衡时气体的总物质的量为10mol×=7.2mol，减小的物质的量为10mol-7.2mol=2.8mol，根据反应I可知反应生成的CH2C1CHC1CH3(g)为2.8mol，平衡时HC1的体积分数为，说明生成的HCl为7.2mol×=0.9mol，结合反应I、Ⅱ，则参加反应的丙烯的总物质的量为2.8mol+0.9mol=3.7mol，故平衡时丙烯的平衡总转化率α=×100%=74%；另外平衡时CH2=CHCH3(g)和C12(g)均为1.3mol，CH2C1CHC1CH3为2.8mol，则反应I的平衡常数Kp=≈0.21 kPa-1；

(3)①a．由图示可知使用催化剂A时产率最高时温度约为250℃，即使用催化剂A的最佳温度约为250℃，故a正确；b．反应I是一个气体分子数减少的反应，改变压强可以使该反应的化学平衡发生移动，故CH2C1CHC1CH3的产率会随着压强的改变而改变，b错误；c．催化剂能降低反应的活化能，但不影响△H，故c正确；d．由图中信息可知，两种不同的催化剂对CH2C1CHC1CH3的产率的影响有明显的差别，催化剂明适宜的活化温度，故提高该反应的选择性的关键因素是催化剂的选择及其活化温度的控制，故d错误；故答案为bd；

②催化剂的效率与温度有关，当温度较低时，催化剂的活性较低，对化学反应速率的影响小，导致CH2C1CHC1CH3的产率随温度升高变化不大；

③反应I的正反应为放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，p点的平衡产率应高于B催化剂作用下450℃的产率，故p点不是对应温度下CH2C1CHC1CH3的平衡产率。