Question

乙基叔丁基酸(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)　ΔH。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上图所示，该反应的ΔH＝______akJ·mol^-1，下列选项正确的是______(填序号)。

A．反应历程的最优途径是C₁

B．HZSM－5没有参加化学反应

C．相同条件下，采用不同途径时，乙醇的平衡转化率C₁>C₂>C₃

D．升高反应温度有利于提高平衡产率

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

①图中A、M、B三点，化学反应速率由大到小的顺序为__________________，其中逆反应速率最大的点是_________(用符号A、M、B填写)。

②388K时，容器内起始总压为P₀ Pa，用分压表示的该反应的平衡常数K_p＝____________Pa^-1(用含有P₀的式子表示)。

③瑞典化学家阿累尼乌斯的化学反应速率经验定律为：k＝A (其中，k为速率常数A、R为常数，Ea为活化能，T为绝对温度，e为自然对数底数，约为2.718)。由此判断下列说法中正确的是_________(填序号，k_正、k_逆为正、逆速率常数)。

A．其他条件不变，升高温度，k_正增大，k_逆变小

B．其他条件不变，使用催化剂，k_正、k_逆同倍数增大

C．其他条件不变，増大反应物浓度k_正增大，k_逆不变

D．其他条件不变，减小压强，k_正、k_逆都变小

已知反应速率，计算上图中M点＝_________(保留两位小数)

Answer

－4 A M＞B＞A A B 5.33

【解析】

(1)焓变等于生成物总能量减去反应物总能量；根据改变反应速率的影响因素分析。

(2)①温度升高，反应速率增大，缩短平衡所需时间，并根据反应速率与温度、浓度关系进行分析；

②建立三段式进行计算；

③根据影响化学反应速率的因素分析与k正、k逆的关系；先计算，再计算M点的各物质的关系与总压强，再根据公式进行计算。

(1)反应物被催化剂HZSM－5吸附的顺序与反应历程的关系如上图所示，该反应的ΔH＝(1-5)a kJ·mol−1=－4a kJ·mol−1；

A．根据图中信息，过渡态1的活化能是4a kJ·mol−1，过渡态2的活化能是6a kJ·mol−1，过渡态3的活化能是6a kJ·mol−1，因此反应历程的最优途径是C1，故A正确；

B．HZSM－5参加化学反应，降低反应的活化能，能够使化学反应速率大大加快，故B错误；

C．相同条件下，采用不同途径时，由于不能改变反应物、生成物的总能量，因此乙醇的平衡转化率相等，故C错误；

D．该反应是放热反应，升高反应温度，平衡逆向移动，因此不利于提高平衡产率，故D错误；

综上所述，答案为：－4；A。

(2)①温度升高，反应速率增大，缩短平衡所需时间，因此L1为388K时异丁烯的转化率，M、A是388K温度下的反应，反应正向进行，M点的浓度比A点浓度大，反应速率快，所以反应速率是M＞A，M、B点浓度相同，B点温度低，因此反应速率M＞B，A、B观察斜率，反应速率B＞A，故化学反应速率由大到小的顺序为M＞B＞A，A、M、B三点中A点温度高于B点，A点生成物的浓度大于M、B点，所以图中A、M、B三点，逆反应速率最大的点是A点，故答案为：M＞B＞A；A。

②388K时，假设加入的物质的量都为amol，，容器内起始总压为P0 Pa，根据压强之比等于物质的量之比，P=0.6P0 Pa，用分压表示的该反应的平衡常数；故答案为：。

③A．其他条件不变，升高温度，正逆反应速率增大，因此k正增大，k逆增大，故A错误；B．其他条件不变，使用催化剂，催化剂同等程度的改变反应速率，因此k正、k逆同倍数增大，故B正确；C．反应速率常数只与反应温度有关，其他条件不变，増大反应物浓度，k正不变，k逆不变，故C错误；D．反应速率常数只与反应温度有关，其他条件不变，减小压强，k正、k逆都不变，故D错误；已知反应速率，当反应达到平衡时，，则，假设开始时n(异丁烯)= n(乙醇)=amol，M点转化率为60%，因此M点时n(异丁烯)= n(乙醇)=0.4amol，n(ETBE)=0.6amol，气体总物质的量为0.4amol + 0.4amol+0.6amol =1.4amol，此时压强，M点；故答案为：B；5.33。