Question

（1）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：

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

（2）一定条件下，用Fe₂O₃、NiO或Cr₂O₃作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)+SO₂(g)2CO₂(g)+S(l)    ΔH=-270kJ·mol^-1

①其他条件相同、催化剂不同，SO₂的转化率随反应温度的变化如图1，Fe₂O₃和NiO作催化剂均能使SO₂的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe₂O₃的主要优点是：__。

②某科研小组用Fe₂O₃作催化剂。在380℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO₂)]为1∶1、3∶1时SO₂转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO₂)=3∶1的变化曲线为__。

（3）已知NO₂存在如下平衡：2NO₂(g)N₂O₄(g)   △H<0，在一定条件下NO₂与N₂O₄的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系：v(NO₂)=k₁·p²(NO₂)，v(N₂O₄)=k₂·p(N₂O₄)，相应的速率与其分压关系如图所示。

一定温度下，k₁、k₂与平衡常数K_p(压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k₁=__；在图标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的点是__，理由是__。

（4）二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应O₂(g)+2SO₂(g)2SO₃(g)。

已知：标准平衡常数K^θ=，其中p^θ为标准压强(1×10⁵Pa)，p(SO₃)、p(O₂)和p(SO₂)为各组分的平衡分压，如p(SO₃)=x(SO₃)p，p为平衡总压，x(SO₃)为平衡系统中SO₃的物质的量分数。

SO₂和O₂起始物质的量之比为2：1，反应在恒定温度和标准压强下进行，SO₃的平衡产率为ω，则K^θ=___(用含ω的最简式表示)。

Answer

-4a C3 Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源 a k1=2k2·KP BD 达到平衡时，N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4)

【解析】

（1）由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，由图给数据可计算△H；活化能的大小可以反映化学反应发生的难易程度，活化能越小，反应越容易进行；

（2）①Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源；

②n（CO）：n（SO2）=2：1时反应速率界于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之间，反应速率介于二者之间，且二氧化硫的转化率和n（CO）：n（SO2）=3：1是相等的；

（3）当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，NO2与N2O4的消耗速率的关系为v（NO2）=2v（N2O4），则k1•p2（NO2）=2k2•p（N2O4）；满足平衡条件v（NO2）=2v（N2O4）即为平衡点，B、D点的压强之比等于其反应速率之比为1：2；

（4）设SO2和O2起始物质的量为2mol和1mol，由SO3的平衡产率为ω可知，平衡时SO3的物质的量为2ω，由题意建立三段式计算可得。

（1）由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，则该反应的△H=—（5—1）akJ/mol=—4 akJ/mol；活化能的大小可以反映化学反应发生的难易程度，过渡态1和2的活化能都为6akJ/mol，过渡态3的活化能为4akJ/mol，活化能越小，反应越容易进行，过渡态3的活化能最小，反应历程最优，故答案为：-4a；C3；

（2）①根据图示内容，对比260℃时不同催化剂作用下SO2的转化率，可以看出Cr2O3作催化剂时，反应速率最快，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，但是Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源，故答案为：Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源；

②n（CO）：n（SO2）=2：1时反应速率界于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之间，反应速率介于二者之间，且二氧化硫的转化率和n（CO）：n（SO2）=3：1是相等的，Fe2O3作催化剂时，曲线a符合，故答案为：a；

（3）反应的化学平衡常数Kp=，当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，NO2与N2O4的消耗速率的关系为v（NO2）=2v（N2O4），则k1•p2（NO2）=2k2•p（N2O4），k1=2k2·KP；满足平衡条件v（NO2）=2v（N2O4）即为平衡点，B、D点的压强之比等于其反应速率之比为1：2，所以B、D为平衡点，故答案为：2k2·KP；BD；

（4）设SO2和O2起始物质的量为2mol和1mol，由SO3的平衡产率为ω可知，平衡时SO3的物质的量为2ω，由题意建立如下三段式：

由三段式可得p(SO3)、p(O2)和p(SO2)分别为×pθ、×pθ、×pθ，则标准平衡常数Kθ===，故答案为：。