Question

乙基叔丁基醚（以ETBE表示）是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯（以IB表示）在催化剂HZSM-5催化下合成ETBE，反应的化学方程式为：C₂H₅OH（g）+IB（g）⇌ETBE（g）△H．回答下列问题：

(1)反应物被催化剂HZSM-5吸附的顺序与反应历程的关系如图1所示，该反应的△H=______a kJ•mol^-1．反应历程的最优途径是______（填C₁、C₂或C₃）。

(2)在刚性容器中按物质的量之比1：1充入乙醇和异丁烯，在378K与388K时异丁烯的转化率随时间变化如图2所示。

①378K时异丁烯的转化率随时间变化的曲线为______（填L₁或L₂）。

②388K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数K=______。（物质的量分数为某组分的物质的量与总物质的量的比）

③已知反应速率v=v_正-v_逆=k_正x（C₂H₅OH）•x（IB）-k_逆x（ETBE），其中秒正为正反应速率，v_逆为逆反应速率，k_正、k_逆为速率常数，x为各组分的物质的量分数，计算M点=______（保留到小数点后 1位）。

Answer

-4 C3 L2 24 4.6

【解析】

（1）根据图象，反应物能量高于生成物能量，则反应为放热反应，根据到达过渡态的活化能高低选择合适的反应途径；

（2）①温度升高，化学反应速率增大，反应到达平衡的时间缩短；

②388K时，异丁烯的平衡转化率为80%，根据方程式计算；

③根据图象，M点异丁烯的平衡转化率为60%，根据方程式计算。

（1）根据图象，反应物能量高于生成物能量，则反应为放热反应，则该反应的△H=（1-5）akJ/mol=-4akJ/mol，

过渡态1的活化能为E1=6akJ/mol，过渡态2的活化能为E2=6akJ/mol，过渡态3的活化能为E3=4akJ/mol，所以过渡态3的活化能最低，反应相对容易，则反应历程的最优途径是C3，

故答案为：-4；C3；

（2）①温度升高，化学反应速率增大，反应到达平衡的时间缩短，则378K时异丁烯的转化率随时间变化的曲线为L2，

故答案为：L2；

②发生的反应为：C2H5OH（g）+IB（g）⇌ETBE（g），异丁烯的平衡转化率为80%，

      所以平衡时x（C2H5OH）= = ，x（IB）=，x（ETBE）=，

则K= = =24，

故答案为：24；

③发生的反应为：C2H5OH（g）+IB（g）⇌ETBE（g），M点时异丁烯的平衡转化率为60%，

      M点 =24× =4.6，

故答案为：4.6。