问题详情:
乙基叔丁基醚(以ETBE表示)是一种*能优良的高**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)△H.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图1所示,该反应的△H=______a kJ•mol-1.反应历程的最优途径是______(填C1、C2或C3)。
(2)在刚*容器中按物质的量之比1:1充入乙醇和异丁烯,在378K与388K时异丁烯的转化率随时间变化如图2所示。
①378K时异丁烯的转化率随时间变化的曲线为______(填L1或L2)。
②388K时,以物质的量分数表示的化学平衡常数K=______。(物质的量分数为某组分的物质的量与总物质的量的比)
③已知反应速率v=v正-v逆=k正x(C2H5OH)•x(IB)-k逆x(ETBE),其中秒正为正反应速率,v逆为逆反应速率,k正、k逆为速率常数,x为各组分的物质的量分数,计算M点=______(保留到小数点后 1位)。
【回答】
-4 C3 L2 24 4.6
【分析】
(1)根据图象,反应物能量高于生成物能量,则反应为放热反应,根据到达过渡态的活化能高低选择合适的反应途径;
(2)①温度升高,化学反应速率增大,反应到达平衡的时间缩短;
②388K时,异丁烯的平衡转化率为80%,根据方程式计算;
③根据图象,M点异丁烯的平衡转化率为60%,根据方程式计算。
【详解】
(1)根据图象,反应物能量高于生成物能量,则反应为放热反应,则该反应的△H=(1-5)akJ/mol=-4akJ/mol,
过渡态1的活化能为E1=6akJ/mol,过渡态2的活化能为E2=6akJ/mol,过渡态3的活化能为E3=4akJ/mol,所以过渡态3的活化能最低,反应相对容易,则反应历程的最优途径是C3,
故*为:-4;C3;
(2)①温度升高,化学反应速率增大,反应到达平衡的时间缩短,则378K时异丁烯的转化率随时间变化的曲线为L2,
故*为:L2;
②发生的反应为:C2H5OH(g)+IB(g)⇌ETBE(g),异丁烯的平衡转化率为80%,
所以平衡时x(C2H5OH)= = ,x(IB)=,x(ETBE)=,
则K= = =24,
故*为:24;
③发生的反应为:C2H5OH(g)+IB(g)⇌ETBE(g),M点时异丁烯的平衡转化率为60%,
M点 =24× =4.6,
故*为:4.6。
知识点:化学平衡
题型:综合题