Question

【題目】乙基叔丁基醚（以ETBE表示）是一種性能優(yōu)良的高辛烷值汽油調(diào)和劑。用乙醇與異丁烯（以IB表示）在催化劑HZSM-5催化下合成ETBE，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C2H5OH（g）+IB（g）ETBE（g）△H．回答下列問題：

(1)反應(yīng)物被催化劑HZSM-5吸附的順序與反應(yīng)歷程的關(guān)系如圖1所示，該反應(yīng)的△H=______a kJmol-1．反應(yīng)歷程的最優(yōu)途徑是______（填C1、C2或C3）。

(2)在剛性容器中按物質(zhì)的量之比1：1充入乙醇和異丁烯，在378K與388K時異丁烯的轉(zhuǎn)化率隨時間變化如圖2所示。

①378K時異丁烯的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線為______（填L1或L2）。

②388K時，以物質(zhì)的量分數(shù)表示的化學(xué)平衡常數(shù)K=______。（物質(zhì)的量分數(shù)為某組分的物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比）

③已知反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正x（C2H5OH）x（IB）-k逆x（ETBE），其中秒正為正反應(yīng)速率，v逆為逆反應(yīng)速率，k正、k逆為速率常數(shù)，x為各組分的物質(zhì)的量分數(shù)，計算M點=______（保留到小數(shù)點后 1位）。

Answer 1

【答案】-4 C3 L2 24 4.6

【解析】

（1）根據(jù)圖象，反應(yīng)物能量高于生成物能量，則反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)到達過渡態(tài)的活化能高低選擇合適的反應(yīng)途徑；

（2）①溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率增大，反應(yīng)到達平衡的時間縮短；

②388K時，異丁烯的平衡轉(zhuǎn)化率為80%，根據(jù)方程式計算；

③根據(jù)圖象，M點異丁烯的平衡轉(zhuǎn)化率為60%，根據(jù)方程式計算。

（1）根據(jù)圖象，反應(yīng)物能量高于生成物能量，則反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的△H=（1-5）akJ/mol=-4akJ/mol，

過渡態(tài)1的活化能為E1=6akJ/mol，過渡態(tài)2的活化能為E2=6akJ/mol，過渡態(tài)3的活化能為E3=4akJ/mol，所以過渡態(tài)3的活化能最低，反應(yīng)相對容易，則反應(yīng)歷程的最優(yōu)途徑是C3，

故答案為：-4；C3；

（2）①溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率增大，反應(yīng)到達平衡的時間縮短，則378K時異丁烯的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線為L2，

故答案為：L2；

②發(fā)生的反應(yīng)為：C2H5OH（g）+IB（g）ETBE（g），異丁烯的平衡轉(zhuǎn)化率為80%，

所以平衡時x（C2H5OH）= = ，x（IB）=，x（ETBE）=，

則K= = =24，

故答案為：24；

③發(fā)生的反應(yīng)為：C2H5OH（g）+IB（g）ETBE（g），M點時異丁烯的平衡轉(zhuǎn)化率為60%，

M點 =24× =4.6，

故答案為：4.6。