Question

【題目】環戊烯是生產精細化工產品的重要中間體，其制備涉及的反應如下：

氫化反應：，

副反應：，

解聚反應：，

回答下列問題：

(1)反應的△H= _____ kJ/mol。

(2)一定條件下，將環戊二烯溶于有機溶劑進行氫化反應（不考慮二聚反應），反應過程中保持氫氣壓力不變，測得環戊烯和環戊烷的產率（以環戊二烯為原料計）隨時間變化如圖所示：

①0～4h氫化反應速率比副反應快的可能原因是_________。

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

③一段時間后，環戊烯產率快速下降的原因可能是_________。

(3)解聚反應在剛性容器中進行（不考慮氫化反應和副反應）。

①其他條件不變，有利于提高雙環戊二烯平衡轉化率的是 ____（填標號）。

A．增大雙環戊二烯的用量 B．使用催化劑 C．及時分離產物 D．適當提高溫度

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

Answer 1

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

【解析】

(1)結合蓋斯定律計算，氫化反應+副反應得到反應的△H；

(2)①根據活化能或濃度對反應速率的影響分析；

②根據圖象可知，在4h時環戊烯產率最大、環戊烷產率較小；根據外界條件對化學反應速率的影響分析迅速減慢甚至停止反應的措施。

③副反應增加導致環戊烯的產率降低；

(3)①根據影響化學平衡移動的因素及物質的轉化率的變化分析；

②用三段式法先計算物質的平衡物質的量，根據物質在同溫同體積時壓強比等于氣體的物質的量之比計算平衡常數及物質產生的壓強大小。

(1)結合蓋斯定律計算，氫化反應+副反應得到反應△H=-209.9kJ/mol；

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

②根據圖象可知，在4h時環戊烯產率最大、環戊烷產率較小，說明最佳的反應時間為4h；若需迅速減慢甚至停止反應，可采取的措施有：排出氫氣，或利用溫度對化學反應速率的影響，將反應體系的溫度降低，即急劇降溫也可以降低反應速率；

③一段時間后，環戊烯產率快速下降的原因可能是副反應增加，導致環戊烯的產率降低；

(3) A.增大雙環戊二烯的用量，平衡正向移動，但是加入的雙環戊二烯使平衡正向移動消耗量遠小于增大雙環戊二烯的用量使其濃度增大的量，因此增大雙環戊二烯的用量，雙環戊二烯的轉化率降低，A錯誤；

B.使用催化劑化學平衡不發生移動，雙環戊二烯的平衡轉化率不變，B錯誤；

C.及時分離產物，由于生成物濃度降低，平衡正向移動，使更多的雙環戊二烯發生反應，因此雙環戊二烯的轉化率增大，C正確；

D.由于該反應的正反應是吸熱反應，適當提高溫度，化學平衡正向移動，使更多的雙環戊二烯發生反應，因此雙環戊二烯的轉化率增大，D正確；

故答案是CD；

②假設反應前雙環戊二烯的物質的量為a，水蒸氣的物質的量為b，

化學反應：

n(開始)(mol) a 0

n(轉化)(mol) 0.8a 1.6a

n(平衡)(mol) 0.2a 1.6a

在同溫同體積時，氣體的壓強與氣體的物質的量呈正比，反應前總壓為300 kPa，反應達到平衡后總壓為500 kPa，，解得，由于反應前氣體的總壓強為300kPa，所以p(H2O)=×300kPa=50kPa，，由于，所以p(雙環戊二烯) 平衡=50kPa，p(環戊二烯)平衡=p(雙環戊二烯)平衡=8×50kPa=400kPa，所以平衡常數Kp==3200kPa。