Question

【題目】鹵代烯烴是合成塑料的重要原料，研究合成鹵代烯烴具有重要意義。T℃時(shí)，在10L的密閉容器中充入1mol2—丁炔(CH3—C≡C—CH3，可用X表示)和1molHCl，以Al2O3為催化劑發(fā)生如下反應(yīng)：

Ⅰ. ΔH=akJ/mol(a<0)

Ⅱ. ΔH=bkJ/mol(b<0)

已知B比A更穩(wěn)定，且產(chǎn)物A、B在混合物中的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖一所示。試回答下列問題。

(1)發(fā)生反應(yīng)I、Ⅱ的同時(shí)，還有反應(yīng)A轉(zhuǎn)化為B，且焓變?yōu)椤?/span>H'。則△H'_0(填“>”、“<”或“=”)。

(2)①從反應(yīng)開始至20min時(shí)生成B的平均速率v(B)=___；

②反應(yīng)至20min時(shí)CH3—C≡C—CH3的轉(zhuǎn)化率=__；

③在T℃時(shí)，反應(yīng)I的平衡常數(shù)為__。

(3)T℃時(shí)，E1和E2分別代表反應(yīng)I，Ⅱ的正反應(yīng)活化能。

①由圖一得出：E1__E2(填“>”、“<”或“；”)；

②試從反應(yīng)方向的角度分析，20min后A的物質(zhì)的量減小的原因__。

(4)其它條件相同時(shí)，測(cè)出生成A、B的速率隨溫度變化如圖二所示，則提高B在較低溫度下產(chǎn)率的措施是__。

Answer 1

【答案】< 1×10-3mol/(L·min) 60% 100 < B的能量低，A轉(zhuǎn)化為B為放熱反應(yīng)，有利于A自發(fā)轉(zhuǎn)化為B 加入低溫下適合生成B的高性能催化劑

【解析】

根據(jù)蓋斯定律，兩式相減可得反應(yīng)熱；根據(jù)v=計(jì)算B表示的平均速率；

轉(zhuǎn)化率=×100%；在T℃時(shí)，根據(jù)平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度計(jì)算反應(yīng)I的平衡常數(shù)；其它條件相同時(shí)，相同溫度下生成A、B 的速率不同，反應(yīng)I、Ⅱ都使用催化劑，從催化劑的活性考慮提高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(b＜0)

根據(jù)蓋斯定律，Ⅱ-Ⅰ可得 △H'=(b-a) kJ/mol，已知B比A更穩(wěn)定，則反應(yīng)Ⅱ放出的熱量比反應(yīng)I多，故b＜a，(b-a)＜0，即△H'＜0，反應(yīng)放熱；

(2)①結(jié)合圖示，從反應(yīng)開始至20 min時(shí)生成B的物質(zhì)的量為0.2mol，根據(jù)v=，v(B)==1×10-3mol/(Lmin)；

②反應(yīng)I、Ⅱ都在發(fā)生，反應(yīng)至20 min時(shí)，根據(jù)圖象，生成A、B的量分別為0.2mol、0.4mol，根據(jù)反應(yīng)I、Ⅱ可得CH3-C≡C-CH3的消耗量為0.2mol+0.4mol=0.6mol，轉(zhuǎn)化率=×100%=×100%=60%；

③反應(yīng)I的產(chǎn)物為A，在T℃時(shí)，根據(jù)圖象，平衡時(shí)反應(yīng)I生成A的物質(zhì)的量為0.1mol，反應(yīng)Ⅱ生成B的物質(zhì)的量為0.8mol，則平衡時(shí)CH3-C≡C-CH3的物質(zhì)的量為1mol-0.1mol-0.8=0.1mol，HCl的物質(zhì)的量為1mol-0.1mol-0.8=0.1mol，反應(yīng)I平衡常數(shù)K==100；

(3)①根據(jù)圖象所示，20 min前，A的產(chǎn)量高于B，說明生成產(chǎn)物A的活化能較低，反應(yīng)速率快，故E1＜E2；

②根據(jù)B比A更穩(wěn)定，說明B的能量低，A轉(zhuǎn)化為B為放熱反應(yīng)，有利于A自發(fā)轉(zhuǎn)化為B；

(4)相同溫度下生成A、B 的速率不同，反應(yīng)I、Ⅱ都使用催化劑，其它條件相同時(shí)，催化劑對(duì)反應(yīng)I、Ⅱ生成A、span>B的催化效果不同，提高B在較低溫度下產(chǎn)率的措施應(yīng)為加入低溫下適合生成B的高性能催化劑。