1,2-二***(CH2C1CHClCH3)是一种重要的化工原料,工业上可用*烯加成法制备,主要副产物为3-*...
问题详情:
1,2-二***(CH2C1CHClCH3)是一种重要的化工原料,工业上可用*烯加成法制备,主要副产物为3-**烯(CH2=CHCH2C1),反应原理为:
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
请回答下列问题:
(1)已知CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)CH2C1CHC1CH3(g)的活化能Ea(正)为132kJ·mol-1,则该反应的活化能Ea(逆)为______kJ·mol-1。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH2=CHCH3(g)和C12(g)。在催化剂作用下发生反应I、Ⅱ,容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。
时间/min | 0 | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 | 360 |
压强/kPa | 80 | 74.2 | 69.4 | 65.2 | 61.6 | 57.6 | 57.6 |
①用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率,即,则前120min内平均反应速率v(CH2C1CHC1CH3)=______kPa·min-1。(保留小数点后2位)。
②该温度下,若平衡时HC1的体积分数为,则*烯的平衡总转化率_______;反应I的平衡常数Kp=_____kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数,保留小数点后2位)。
(3)某研究小组向密闭容器中充入一定量的CH2=CHCH3和C12,分别在A、B两种不同催化剂作用下发生反应,一段时间后测得CH2C1CHC1CH3的产率与温度的关系如下图所示。
①下列说法错误的是___________(填代号)。
a.使用催化剂A的最佳温度约为250℃
b.相同条件下,改变压强不影响CH2C1CHC1CH3的产率
c.两种催化剂均能降低反应的活化能,但△H不变
d.提高CH2C1CHC1CH3反应选择*的关键因素是控制温度
②在催化剂A作用下,温度低于200℃时,CH2C1CHC1CH3的产率随温度升高变化不大,主要原因是_______________________________________________________________。
③p点是否为对应温度下CH2C1CHC1CH3的平衡产率,判断理由是_____________。
【回答】
164 0.09 74% 0.21 bd 温度较低,催化剂的活*较低,对化学反应速率的影响小 不是平衡产率,因为该反应的正反应为放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,p点的平衡产率应高于B催化剂作用下450℃的产率
【分析】
(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,根据盖斯定律可知,I-II得CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)CH2C1CHC1CH3(g),此反应的反应热△H=Ea(正)-Ea(逆);
(2)①因反应II的△V=0,△p=0,则反应I的△p=80kPa-69.4kPa=10.6kPa,根据,计算120min内平均反应速率v(CH2C1CHC1CH3);
②设起始时CH2=CHCH3(与)和C12(g)均为5mol,则容器内起始时总物质的量为10mol,根据恒温恒容条件下气体的物质的量与压强成正比可知,平衡时气体的总物质的量为10mol×=7.2mol,减小的物质的量为10mol-7.2mol=2.8mol,根据反应I可知反应生成的CH2C1CHC1CH3(g)为2.8mol,平衡时HC1的体积分数为,说明生成的HCl为7.2mol×=0.9mol,结合反应I、Ⅱ,则参加反应的*烯的总物质的量为2.8mol+0.9mol=3.7mol,由此计算平衡时*烯的平衡总转化率和反应I的平衡常数;
(3)①a.由图示可知使用催化剂A时产率最高时温度约为250℃;
b.根据反应I的特点分析压强对产率的影响;
c.使用催化剂能改变反应的活化能,但不改变反应热;
d.不同催化剂对产率影响与温度有关;
②在催化剂A作用下,温度低于200℃时,CH2C1CHC1CH3的产率随温度升高变化不大,说明此时催化效率低;
③在相同温度下,不同的催化剂能改变反应速率,但不影响平衡状态,反应I是放热反应,温度升高平衡会逆向移动。
【详解】
(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,根据盖斯定律可知,I-II得CH2=CHCH2C1(g)+HC1(g)CH2C1CHC1CH3(g),此反应的反应热△H=△H1-△H2=Ea(正)-Ea(逆),则Ea(逆)=Ea(正)-(△H1-△H2)=132kJ·mol-1-(—134kJ·mol-1+102kJ·mol-1)=164kJ·mol-1;
(2) ①因反应II的△V=0,△p=0,则反应I的△p=80kPa-69.4kPa=10.6kPa,则120min内平均反应速率v(CH2C1CHC1CH3)==kPa·min-1≈0.09kPa·min-1;
②设起始时CH2=CHCH3(g)和C12(g)均为5mol,则容器内起始时总物质的量为10mol,根据恒温恒容条件下气体的物质的量与压强成正比可知,平衡时气体的总物质的量为10mol×=7.2mol,减小的物质的量为10mol-7.2mol=2.8mol,根据反应I可知反应生成的CH2C1CHC1CH3(g)为2.8mol,平衡时HC1的体积分数为,说明生成的HCl为7.2mol×=0.9mol,结合反应I、Ⅱ,则参加反应的*烯的总物质的量为2.8mol+0.9mol=3.7mol,故平衡时*烯的平衡总转化率α=×100%=74%;另外平衡时CH2=CHCH3(g)和C12(g)均为1.3mol,CH2C1CHC1CH3为2.8mol,则反应I的平衡常数Kp=≈0.21 kPa-1;
(3)①a.由图示可知使用催化剂A时产率最高时温度约为250℃,即使用催化剂A的最佳温度约为250℃,故a正确;b.反应I是一个气体分子数减少的反应,改变压强可以使该反应的化学平衡发生移动,故CH2C1CHC1CH3的产率会随着压强的改变而改变,b错误;c.催化剂能降低反应的活化能,但不影响△H,故c正确;d.由图中信息可知,两种不同的催化剂对CH2C1CHC1CH3的产率的影响有明显的差别,催化剂明适宜的活化温度,故提高该反应的选择*的关键因素是催化剂的选择及其活化温度的控制,故d错误;故*为bd;
②催化剂的效率与温度有关,当温度较低时,催化剂的活*较低,对化学反应速率的影响小,导致CH2C1CHC1CH3的产率随温度升高变化不大;
③反应I的正反应为放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,p点的平衡产率应高于B催化剂作用下450℃的产率,故p点不是对应温度下CH2C1CHC1CH3的平衡产率。
知识点:化学反应速率
题型:综合题