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，在10 L的密閉容器中充入1mol 2-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.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更穩(wěn)定，且產(chǎn)物A、B在混合物中的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。試回答下列問題。

(1)發(fā)生反應(yīng)I、Ⅱ的同時，還有反應(yīng)A轉(zhuǎn)化為B，且焓變?yōu)?/span>△H'。則△H' ___0(填“>”、“<”或“=”)。

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

②反應(yīng)至20 min時CH3-C≡C-CH3的轉(zhuǎn)化率=____；

③在T℃時，反應(yīng)I的平衡常數(shù)為____。

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

①由圖得出：E1___E2(填“>”、“<”或“=”)；

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

(4)其它條件相同時，測出生成A、B 的速率隨溫度變化如圖所示，則提高B在較低溫度下產(chǎn)率的措施是______

Answer 1

【答案】＜ 1×10-3mol/(Lmin) 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】

(1)根據(jù)蓋斯定律計算；

(2)①結(jié)合圖示，根據(jù)v=B的平均速率；

②反應(yīng)I、Ⅱ都在發(fā)生，反應(yīng)至20 min時，根據(jù)生成A、B的量根據(jù)反應(yīng)推斷CH3-C≡C-CH3的消耗量，轉(zhuǎn)化率=×100%；

③在T℃時，根據(jù)圖像，根據(jù)平衡時各物質(zhì)的量計算反應(yīng)I的平衡常數(shù)；

(3)①結(jié)合圖像，根據(jù)20min前產(chǎn)物A的量大于B分析；

②根據(jù)B比A更穩(wěn)定，A轉(zhuǎn)化為B為放熱反應(yīng)分析；

(4)其它條件相同時，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(a＜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)＜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，根據(jù)圖像，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，根據(jù)圖像，平衡時反應(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)圖像所示，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，催化劑對反應(yīng)I、Ⅱ生成A、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。