Question

【題目】1，2-二氯丙烷(CH2C1CHClCH3)是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用丙烯加成法制備，主要副產(chǎn)物為3-氯丙烯(CH2=CHCH2C1)，反應原理為：

I．CH2=CHCH3(g)+C12(g)CH2C1CHC1CH3(g) △H1=—134kJ·mol-1

II．CH2=CHCH3(g)+C12(g)CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)△H2=—102kJ·mol-1

請回答下列問題：

(1)已知CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)CH2C1CHC1CH3(g)的活化能Ea(正)為132kJ·mol-1，則該反應的活化能Ea(逆)為______kJ·mol-1。

(2)一定溫度下，向恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的CH2=CHCH3(g)和C12(g)。在催化劑作用下發(fā)生反應I、Ⅱ，容器內(nèi)氣體的壓強隨時間的變化如下表所示。

時間/min	0	60	120	180	240	300	360
壓強/kPa	80	74.2	69.4	65.2	61.6	57.6	57.6

①用單位時間內(nèi)氣體分壓的變化來表示反應速率，即，則前120min內(nèi)平均反應速率v(CH2C1CHC1CH3)=______kPa·min-1。(保留小數(shù)點后2位)。

②該溫度下，若平衡時HC1的體積分數(shù)為，則丙烯的平衡總轉化率_______；反應I的平衡常數(shù)Kp=_____kPa-1(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，保留小數(shù)點后2位)。

(3)某研究小組向密閉容器中充入一定量的CH2=CHCH3和C12，分別在A、B兩種不同催化劑作用下發(fā)生反應，一段時間后測得CH2C1CHC1CH3的產(chǎn)率與溫度的關系如下圖所示。

①下列說法錯誤的是___________(填代號)。

a．使用催化劑A的最佳溫度約為250℃

b．相同條件下，改變壓強不影響CH2C1CHC1CH3的產(chǎn)率

c．兩種催化劑均能降低反應的活化能，但△H不變

d．提高CH2C1CHC1CH3反應選擇性的關鍵因素是控制溫度

②在催化劑A作用下，溫度低于200℃時，CH2C1CHC1CH3的產(chǎn)率隨溫度升高變化不大，主要原因是_______________________________________________________________。

③p點是否為對應溫度下CH2C1CHC1CH3的平衡產(chǎn)率，判斷理由是_____________。

Answer 1

【答案】164 0.09 74% 0.21 bd 溫度較低，催化劑的活性較低，對化學反應速率的影響小 不是平衡產(chǎn)率，因為該反應的正反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應方向移動，p點的平衡產(chǎn)率應高于B催化劑作用下450℃的產(chǎn)率

【解析】

(1)已知：I．CH2=CHCH3(g)+C12(g)CH2C1CHC1CH3(g) △H1=—134kJ·mol-1，II．CH2=CHCH3(g)+C12(g)CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)△H2=—102kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律可知，I-II得CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)CH2C1CHC1CH3(g)，此反應的反應熱△H=Ea(正)-Ea(逆)；

(2)①因反應II的△V=0，△p=0，則反應I的△p=80kPa-69.4kPa=10.6kPa，根據(jù)，計算120min內(nèi)平均反應速率v(CH2C1CHC1CH3)；

②設起始時CH2=CHCH3(與)和C12(g)均為5mol，則容器內(nèi)起始時總物質(zhì)的量為10mol，根據(jù)恒溫恒容條件下氣體的物質(zhì)的量與壓強成正比可知，平衡時氣體的總物質(zhì)的量為10mol×=7.2mol，減小的物質(zhì)的量為10mol-7.2mol=2.8mol，根據(jù)反應I可知反應生成的CH2C1CHC1CH3(g)為2.8mol，平衡時HC1的體積分數(shù)為，說明生成的HCl為7.2mol×=0.9mol，結合反應I、Ⅱ，則參加反應的丙烯的總物質(zhì)的量為2.8mol+0.9mol=3.7mol，由此計算平衡時丙烯的平衡總轉化率和反應I的平衡常數(shù)；

(3)①a．由圖示可知使用催化劑A時產(chǎn)率最高時溫度約為250℃；

b．根據(jù)反應I的特點分析壓強對產(chǎn)率的影響；

c．使用催化劑能改變反應的活化能，但不改變反應熱；

d．不同催化劑對產(chǎn)率影響與溫度有關；

②在催化劑A作用下，溫度低于200℃時，CH2C1CHC1CH3的產(chǎn)率隨溫度升高變化不大，說明此時催化效率低；

③在相同溫度下，不同的催化劑能改變反應速率，但不影響平衡狀態(tài)，反應I是放熱反應，溫度升高平衡會逆向移動。

(1)已知：I．CH2=CHCH3(g)+C12(g)CH2C1CHC1CH3(g) △H1=—134kJ·mol-1，II．CH2=CHCH3(g)+C12(g)CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)△H2=—102kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律可知，I-II得CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)CH2C1CHC1CH3(g)，此反應的反應熱△H=△H1-△H2=Ea(正)-Ea(逆)，則Ea(逆)=Ea(正)-（△H1-△H2）=132kJ·mol-1-（—134kJ·mol-1+102kJ·mol-1）=164kJ·mol-1；

(2) ①因反應II的△V=0，△p=0，則反應I的△p=80kPa-69.4kPa=10.6kPa，則120min內(nèi)平均反應速率v(CH2C1CHC1CH3)==kPa·min-1≈0.09kPa·min-1；

②設起始時CH2=CHCH3(g)和C12(g)均為5mol，則容器內(nèi)起始時總物質(zhì)的量為10mol，根據(jù)恒溫恒容條件下氣體的物質(zhì)的量與壓強成正比可知，平衡時氣體的總物質(zhì)的量為10mol×=7.2mol，減小的物質(zhì)的量為10mol-7.2mol=2.8mol，根據(jù)反應I可知反應生成的CH2C1CHC1CH3(g)為2.8mol，平衡時HC1的體積分數(shù)為，說明生成的HCl為7.2mol×=0.9mol，結合反應I、Ⅱ，則參加反應的丙烯的總物質(zhì)的量為2.8mol+0.9mol=3.7mol，故平衡時丙烯的平衡總轉化率α=×100%=74%；另外平衡時CH2=CHCH3(g)和C12(g)均為1.3mol，CH2C1CHC1CH3為2.8mol，則反應I的平衡常數(shù)Kp=≈0.21 kPa-1；

(3)①a．由圖示可知使用催化劑A時產(chǎn)率最高時溫度約為250℃，即使用催化劑A的最佳溫度約為250℃，故a正確；b．反應I是一個氣體分子數(shù)減少的反應，改變壓強可以使該反應的化學平衡發(fā)生移動，故CH2C1CHC1CH3的產(chǎn)率會隨著壓強的改變而改變，b錯誤；c．催化劑能降低反應的活化能，但不影響△H，故c正確；d．由圖中信息可知，兩種不同的催化劑對CH2C1CHC1CH3的產(chǎn)率的影響有明顯的差別，催化劑明適宜的活化溫度，故提高該反應的選擇性的關鍵因素是催化劑的選擇及其活化溫度的控制，故d錯誤；故答案為bd；

②催化劑的效率與溫度有關，當溫度較低時，催化劑的活性較低，對化學反應速率的影響小，導致CH2C1CHC1CH3的產(chǎn)率隨溫度升高變化不大；

③反應I的正反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應方向移動，p點的平衡產(chǎn)率應高于B催化劑作用下450℃的產(chǎn)率，故p點不是對應溫度下CH2C1CHC1CH3的平衡產(chǎn)率。