Question

【题目】环戊烯是生产精细化工产品的重要中间体，其制备涉及的反应如下：

氢化反应：，

副反应：，

解聚反应：，

回答下列问题：

(1)反应的△H= _____ kJ/mol。

(2)一定条件下，将环戊二烯溶于有机溶剂进行氢化反应（不考虑二聚反应），反应过程中保持氢气压力不变，测得环戊烯和环戊烷的产率（以环戊二烯为原料计）随时间变化如图所示：

①0～4h氢化反应速率比副反应快的可能原因是_________。

②最佳的反应时间为__h。若需迅速减慢甚至停止反应，可采取的措施有____（写一条即可）。

③一段时间后，环戊烯产率快速下降的原因可能是_________。

(3)解聚反应在刚性容器中进行（不考虑氢化反应和副反应）。

①其他条件不变，有利于提高双环戊二烯平衡转化率的是 ____（填标号）。

A．增大双环戊二烯的用量 B．使用催化剂 C．及时分离产物 D．适当提高温度

②实际生产中常通入水蒸气以降低双环戊二烯的温度（水蒸气不参与反应）。某温度下，通入总压为300 kPa的双环戊二烯和水蒸气，达到平衡后总压为500 kPa，双环戊二烯的转化率为80%，则p(H2O)=______kPa，平衡常数Kp=_______kPa (Kp为以分压表示的平衡常数)。

Answer 1

【答案】-209.9 氢化反应的活化能小或反应物的浓度大 4 排出氢气或急剧降温 副反应增加 CD 50 3200

【解析】

(1)结合盖斯定律计算，氢化反应+副反应得到反应的△H；

(2)①根据活化能或浓度对反应速率的影响分析；

②根据图象可知，在4h时环戊烯产率最大、环戊烷产率较小；根据外界条件对化学反应速率的影响分析迅速减慢甚至停止反应的措施。

③副反应增加导致环戊烯的产率降低；

(3)①根据影响化学平衡移动的因素及物质的转化率的变化分析；

②用三段式法先计算物质的平衡物质的量，根据物质在同温同体积时压强比等于气体的物质的量之比计算平衡常数及物质产生的压强大小。

(1)结合盖斯定律计算，氢化反应+副反应得到反应△H=-209.9kJ/mol；

(2)①0～4h氢化反应速率比副反应快的可能原因是氢化反应的活化能小或反应物的浓度大；

②根据图象可知，在4h时环戊烯产率最大、环戊烷产率较小，说明最佳的反应时间为4h；若需迅速减慢甚至停止反应，可采取的措施有：排出氢气，或利用温度对化学反应速率的影响，将反应体系的温度降低，即急剧降温也可以降低反应速率；

③一段时间后，环戊烯产率快速下降的原因可能是副反应增加，导致环戊烯的产率降低；

(3) A.增大双环戊二烯的用量，平衡正向移动，但是加入的双环戊二烯使平衡正向移动消耗量远小于增大双环戊二烯的用量使其浓度增大的量，因此增大双环戊二烯的用量，双环戊二烯的转化率降低，A错误；

B.使用催化剂化学平衡不发生移动，双环戊二烯的平衡转化率不变，B错误；

C.及时分离产物，由于生成物浓度降低，平衡正向移动，使更多的双环戊二烯发生反应，因此双环戊二烯的转化率增大，C正确；

D.由于该反应的正反应是吸热反应，适当提高温度，化学平衡正向移动，使更多的双环戊二烯发生反应，因此双环戊二烯的转化率增大，D正确；

故答案是CD；

②假设反应前双环戊二烯的物质的量为a，水蒸气的物质的量为b，

化学反应：

n(开始)(mol) a 0

n(转化)(mol) 0.8a 1.6a

n(平衡)(mol) 0.2a 1.6a

在同温同体积时，气体的压强与气体的物质的量呈正比，反应前总压为300 kPa，反应达到平衡后总压为500 kPa，，解得，由于反应前气体的总压强为300kPa，所以p(H2O)=×300kPa=50kPa，，由于，所以p(双环戊二烯) 平衡=50kPa，p(环戊二烯)平衡=p(双环戊二烯)平衡=8×50kPa=400kPa，所以平衡常数Kp==3200kPa。