Question

卤代烯烃是合成塑料的重要原料，研究合成卤代烯烃具有重要意义。T℃时，在10 L的密闭容器中充入1mol 2-丁炔(CH₃-C≡C-CH₃，可用X表示)和1molHCl，以Al₂O₃为催化剂发生如下反应：

Ⅰ.CH₃-C≡C-CH₃(g)+HCl(g) (g)  ∆H=akJ/mol(a＜0)

Ⅱ.CH₃-C≡C-CH₃(g)+HCl(g) (g)  ∆H=bkJ/mol(a＜0)

已知B比A更稳定，且产物A、B在混合物中的物质的量随时间变化如图所示。试回答下列问题。

(1)发生反应I、Ⅱ的同时，还有反应A转化为B，且焓变为△H'。则△H' ___0(填“>”、“<”或“=”)。

(2)①从反应开始至20 min时生成B的平均速率v(B)=____；

②反应至20 min时CH₃-C≡C-CH₃的转化率=____；

③在T℃时，反应I的平衡常数为____。

(3)T℃时，E₁和E₂分别代表反应I，Ⅱ的正反应活化能。

①由图得出：E₁___E₂(填“>”、“<”或“=”)；

②试从反应方向的角度分析，20 min后A的物质的量减小的原因____

(4)其它条件相同时，测出生成A、B 的速率随温度变化如图所示，则提高B在较低温度下产率的措施是______

Answer

＜ 1×10-3mol/(L∙min) 60% 100 ＜ B的能量低，A转化为B为放热反应，有利于A自发转化为B 加入低温下适合生成B的高性能催化剂

【解析】

(1)根据盖斯定律计算；

(2)①结合图示，根据v=B的平均速率；

②反应I、Ⅱ都在发生，反应至20 min时，根据生成A、B的量根据反应推断CH3-C≡C-CH3的消耗量，转化率=×100%；

③在T℃时，根据图像，根据平衡时各物质的量计算反应I的平衡常数；

(3)①结合图像，根据20min前产物A的量大于B分析；

②根据B比A更稳定，A转化为B为放热反应分析；

(4)其它条件相同时，相同温度下生成A、B 的速率不同，反应I、Ⅱ都使用催化剂，从催化剂的活性考虑提高B的生成速率的方法。

(1)已知：

Ⅰ.CH3-C≡C-CH3(g)+HCl(g) (g) ∆H=akJ/mol(a＜0)

Ⅱ.CH3-C≡C-CH3(g)+HCl(g) (g) ∆H=bkJ/mol(a＜0)

根据盖斯定律，Ⅱ-Ⅰ可得 △H'=(b-a) kJ/mol，已知B比A更稳定，则反应Ⅱ放出的热量比反应I多，故(b-a)＜0，即△H'＜0，反应放热；

(2)①结合图示，从反应开始至20 min时生成B的物质的量为0.2mol，根据v=，v(B)==1×10-3mol/(L∙min)；

②反应I、Ⅱ都在发生，反应至20 min时，根据图像，生成A、B的量分别为0.2mol、0.4mol，根据反应I、Ⅱ可得CH3-C≡C-CH3的消耗量为0.2mol+0.4mol=0.6mol，转化率=×100%=×100%=60%；

③反应I的产物为A，在T℃时，根据图像，平衡时反应I生成A的物质的量为0.1mol，反应Ⅱ生成B的物质的量为0.8mol，则平衡时CH3-C≡C-CH3的物质的量为1mol-0.1mol-0.8=0.1mol，HCl的物质的量为1mol-0.1mol-0.8=0.1mol，反应I平衡常数K==100；

(3)①根据图像所示，20 min前，A的产量高于B，说明生成产物A的活化能较低，反应速率快，故E1＜E2；

②根据B比A更稳定，说明B的能量低，A转化为B为放热反应，有利于A自发转化为B；

(4)相同温度下生成A、B 的速率不同，反应I、Ⅱ都使用催化剂，其它条件相同时，催化剂对反应I、Ⅱ生成A、B的催化效果不同，提高B在较低温度下产率的措施应为加入低温下适合生成B的高性能催化剂。