Question

【題目】環(huán)戊烯是生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)品的重要中間體，其制備涉及的反應(yīng)如下：

氫化反應(yīng)：，

副反應(yīng)：，

解聚反應(yīng)：，

回答下列問題：

(1)反應(yīng)的△H= _____ kJ/mol。

(2)一定條件下，將環(huán)戊二烯溶于有機(jī)溶劑進(jìn)行氫化反應(yīng)（不考慮二聚反應(yīng)），反應(yīng)過程中保持氫氣壓力不變，測(cè)得環(huán)戊烯和環(huán)戊烷的產(chǎn)率（以環(huán)戊二烯為原料計(jì)）隨時(shí)間變化如圖所示：

①0～4h氫化反應(yīng)速率比副反應(yīng)快的可能原因是_________。

②最佳的反應(yīng)時(shí)間為__h。若需迅速減慢甚至停止反應(yīng)，可采取的措施有____（寫一條即可）。

③一段時(shí)間后，環(huán)戊烯產(chǎn)率快速下降的原因可能是_________。

(3)解聚反應(yīng)在剛性容器中進(jìn)行（不考慮氫化反應(yīng)和副反應(yīng)）。

①其他條件不變，有利于提高雙環(huán)戊二烯平衡轉(zhuǎn)化率的是 ____（填標(biāo)號(hào)）。

A．增大雙環(huán)戊二烯的用量 B．使用催化劑 C．及時(shí)分離產(chǎn)物 D．適當(dāng)提高溫度

②實(shí)際生產(chǎn)中常通入水蒸氣以降低雙環(huán)戊二烯的溫度（水蒸氣不參與反應(yīng)）。某溫度下，通入總壓為300 kPa的雙環(huán)戊二烯和水蒸氣，達(dá)到平衡后總壓為500 kPa，雙環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率為80%，則p(H2O)=______kPa，平衡常數(shù)Kp=_______kPa (Kp為以分壓表示的平衡常數(shù))。

Answer 1

【答案】-209.9 氫化反應(yīng)的活化能小或反應(yīng)物的濃度大 4 排出氫氣或急劇降溫 副反應(yīng)增加 CD 50 3200

【解析】

(1)結(jié)合蓋斯定律計(jì)算，氫化反應(yīng)+副反應(yīng)得到反應(yīng)的△H；

(2)①根據(jù)活化能或濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響分析；

②根據(jù)圖象可知，在4h時(shí)環(huán)戊烯產(chǎn)率最大、環(huán)戊烷產(chǎn)率較小；根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析迅速減慢甚至停止反應(yīng)的措施。

③副反應(yīng)增加導(dǎo)致環(huán)戊烯的產(chǎn)率降低；

(3)①根據(jù)影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率的變化分析；

②用三段式法先計(jì)算物質(zhì)的平衡物質(zhì)的量，根據(jù)物質(zhì)在同溫同體積時(shí)壓強(qiáng)比等于氣體的物質(zhì)的量之比計(jì)算平衡常數(shù)及物質(zhì)產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小。

(1)結(jié)合蓋斯定律計(jì)算，氫化反應(yīng)+副反應(yīng)得到反應(yīng)△H=-209.9kJ/mol；

(2)①0～4h氫化反應(yīng)速率比副反應(yīng)快的可能原因是氫化反應(yīng)的活化能小或反應(yīng)物的濃度大；

②根據(jù)圖象可知，在4h時(shí)環(huán)戊烯產(chǎn)率最大、環(huán)戊烷產(chǎn)率較小，說明最佳的反應(yīng)時(shí)間為4h；若需迅速減慢甚至停止反應(yīng)，可采取的措施有：排出氫氣，或利用溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，將反應(yīng)體系的溫度降低，即急劇降溫也可以降低反應(yīng)速率；

③一段時(shí)間后，環(huán)戊烯產(chǎn)率快速下降的原因可能是副反應(yīng)增加，導(dǎo)致環(huán)戊烯的產(chǎn)率降低；

(3) A.增大雙環(huán)戊二烯的用量，平衡正向移動(dòng)，但是加入的雙環(huán)戊二烯使平衡正向移動(dòng)消耗量遠(yuǎn)小于增大雙環(huán)戊二烯的用量使其濃度增大的量，因此增大雙環(huán)戊二烯的用量，雙環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率降低，A錯(cuò)誤；

B.使用催化劑化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)，雙環(huán)戊二烯的平衡轉(zhuǎn)化率不變，B錯(cuò)誤；

C.及時(shí)分離產(chǎn)物，由于生成物濃度降低，平衡正向移動(dòng)，使更多的雙環(huán)戊二烯發(fā)生反應(yīng)，因此雙環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率增大，C正確；

D.由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，適當(dāng)提高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，使更多的雙環(huán)戊二烯發(fā)生反應(yīng)，因此雙環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率增大，D正確；

故答案是CD；

②假設(shè)反應(yīng)前雙環(huán)戊二烯的物質(zhì)的量為a，水蒸氣的物質(zhì)的量為b，

化學(xué)反應(yīng)：

n(開始)(mol) a 0

n(轉(zhuǎn)化)(mol) 0.8a 1.6a

n(平衡)(mol) 0.2a 1.6a

在同溫同體積時(shí)，氣體的壓強(qiáng)與氣體的物質(zhì)的量呈正比，反應(yīng)前總壓為300 kPa，反應(yīng)達(dá)到平衡后總壓為500 kPa，，解得，由于反應(yīng)前氣體的總壓強(qiáng)為300kPa，所以p(H2O)=×300kPa=50kPa，，由于，所以p(雙環(huán)戊二烯) 平衡=50kPa，p(環(huán)戊二烯)平衡=p(雙環(huán)戊二烯)平衡=8×50kPa=400kPa，所以平衡常數(shù)Kp==3200kPa。