Question

【題目】（1）乙基叔丁基醚(以ETBE表示)是一種性能優良的高辛烷值汽油調和劑。用乙醇與異丁烯(以IB表示)在催化劑HZSM－5催化下合成ETBE，反應的化學方程式為：C2H5OH(g)+IB(g)ETBE(g) △H。回答下列問題：

反應物被催化劑HZSM－5吸附的順序與反應歷程的關系如圖所示，該反應的△H=__kJ·mol-1。反應歷程的最優途徑是__(填C1、C2或C3)。

（2）一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對燃煤煙氣回收。反應為2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l) ΔH=-270kJ·mol-1

①其他條件相同、催化劑不同，SO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖1，Fe2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉化率達到最高，不考慮催化劑價格因素，選擇Fe2O3的主要優點是：__。

②某科研小組用Fe2O3作催化劑。在380℃時，分別研究了[n(CO)∶n(SO2)]為1∶1、3∶1時SO2轉化率的變化情況(圖2)。則圖2中表示n(CO)∶n(SO2)=3∶1的變化曲線為__。

（3）已知NO2存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g) △H<0，在一定條件下NO2與N2O4的消耗速率與各自的分壓(分壓=總壓×物質的量分數)有如下關系：v(NO2)=k1·p2(NO2)，v(N2O4)=k2·p(N2O4)，相應的速率與其分壓關系如圖所示。

一定溫度下，k1、k2與平衡常數Kp(壓力平衡常數，用平衡分壓代替平衡濃度計算)間的關系是k1=__；在圖標出點中，指出能表示反應達到平衡狀態的點是__，理由是__。

（4）二氧化硫的催化氧化是工業上生產硫酸的主要反應O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)。

已知：標準平衡常數Kθ=，其中pθ為標準壓強(1×105Pa)，p(SO3)、p(O2)和p(SO2)為各組分的平衡分壓，如p(SO3)=x(SO3)p，p為平衡總壓，x(SO3)為平衡系統中SO3的物質的量分數。

SO2和O2起始物質的量之比為2：1，反應在恒定溫度和標準壓強下進行，SO3的平衡產率為ω，則Kθ=___(用含ω的最簡式表示)。

Answer 1

【答案】-4a C3 Fe2O3作催化劑時，在相對較低的溫度可獲得較高的SO2轉化率，從而節約能源 a k1=2k2·KP BD 達到平衡時，N2O4與NO2的消耗速率滿足條件v(NO2)=2v(N2O4)

【解析】

（1）由圖可知，反應物總能量大于生成物總能量，為放熱反應，由圖給數據可計算△H；活化能的大小可以反映化學反應發生的難易程度，活化能越小，反應越容易進行；

（2）①Fe2O3作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高SO2的轉化率，從而節約大量能源；

②n（CO）：n（SO2）=2：1時反應速率界于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之間，反應速率介于二者之間，且二氧化硫的轉化率和n（CO）：n（SO2）=3：1是相等的；

（3）當反應達到平衡時，正逆反應速率相等，NO2與N2O4的消耗速率的關系為v（NO2）=2v（N2O4），則k1p2（NO2）=2k2p（N2O4）；滿足平衡條件v（NO2）=2v（N2O4）即為平衡點，B、D點的壓強之比等于其反應速率之比為1：2；

（4）設SO2和O2起始物質的量為2mol和1mol，由SO3的平衡產率為ω可知，平衡時SO3的物質的量為2ω，由題意建立三段式計算可得。

（1）由圖可知，反應物總能量大于生成物總能量，為放熱反應，則該反應的△H=—（5—1）akJ/mol=—4 akJ/mol；活化能的大小可以反映化學反應發生的難易程度，過渡態1和2的活化能都為6akJ/mol，過渡態3的活化能為4akJ/mol，活化能越小，反應越容易進行，過渡態3的活化能最小，反應歷程最優，故答案為：-4a；C3；

（2）①根據圖示內容，對比260℃時不同催化劑作用下SO2的轉化率，可以看出Cr2O3作催化劑時，反應速率最快，Fe2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉化率達到最高，但是Fe2O3作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高SO2的轉化率，從而節約大量能源，故答案為：Fe2O3作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高SO2的轉化率，從而節約大量能源；

②n（CO）：n（SO2）=2：1時反應速率界于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之間，反應速率介于二者之間，且二氧化硫的轉化率和n（CO）：n（SO2）=3：1是相等的，Fe2O3作催化劑時，曲線a符合，故答案為：a；

（3）反應的化學平衡常數Kp=，當反應達到平衡時，正逆反應速率相等，NO2與N2O4的消耗速率的關系為v（NO2）=2v（N2O4），則k1p2（NO2）=2k2p（N2O4），k1=2k2·KP；滿足平衡條件v（NO2）=2v（N2O4）即為平衡點，B、D點的壓強之比等于其反應速率之比為1：2，所以B、D為平衡點，故答案為：2k2·KP；BD；

（4）設SO2和O2起始物質的量為2mol和1mol，由SO3的平衡產率為ω可知，平衡時SO3的物質的量為2ω，由題意建立如下三段式：

由三段式可得p(SO3)、p(O2)和p(SO2)分別為×pθ、×pθ、×pθ，則標準平衡常數Kθ===，故答案為：。