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选修四
第二章 化学反应速率和化学平衡
第三节 化学平衡
化学平衡常数
异丁醇催化脱水制备异丁烯主要涉及以下$\rm 2$个反应。研究一定压强下不同含水量的异丁醇在恒压反应器中的脱水反应,得到了异丁烯的平衡产率随温度的变化结果如下图。
①$\rightleftharpoons $
$+{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{g} \right)\quad \Delta {{H}_{1}}=+28\text{ kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}\quad {{{K}}_{1}}\left( 190\text{ }{}^\circ \text{C} \right)={{10}^{4}}$
②$\underset{{}}{\overset{{}}{\mathop{\rightleftharpoons }}}\,$
$\Delta {{H}_{2}}=-72\text{ kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}\quad {{{K}}_{2}}\left( 190\text{ }{}^\circ \text{C} \right)=0.1$
下列说法不正确的是$(\quad\ \ \ \ )$
其他条件不变时,在催化剂的活性温度内,升高温度有利于异丁烯的制备
","若只有异丁烯、水和二聚异丁烯生成,则初始物质浓度${{c}_{\\text{0}}}$与流出物质浓度$c$之间存在: ${{c}_{0}}\\rm ($异丁醇$\\rm )$ $=c$ $\\rm ($异丁烯$\\rm )+2c$ $\\rm ($二聚异丁烯$\\rm )$
","$\\rm 190\\;\\rm ^\\circ\\rm C$时,增大$n\\left( {{\\text{H}}_{\\text{2}}}\\text{O} \\right):n$ $\\rm ($异丁醇$\\rm )$,不利于反应②的进行
","高于$\\rm 190$ $\\rm ^\\circ\\rm C$时,温度对异丁烯的平衡产率影响不大的原因是$K_{1}\\gt 10^{4}$、$K_{2}\\lt 0.1$
"]$\rm A$.其他条件不变时,在催化剂的活性温度内,升高温度可以加快化学反应速率,同时反应①吸热,反应②放热,升高温度使反应①正向移动,使反应②逆向移动,都有利于异丁烯的制备,选项$\rm A$正确;
$\rm B$.由于反应①和②都是可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,所以根据碳原子守恒初始物质浓度${{c}_{0}}$与流出物质浓度$c$之间存在:${{c}_{0}}$ $\rm ($异丁醇$ )=c$ $\rm ($异丁烯$ )+2c$ $\rm ($二聚异丁烯$ )+c\rm ($未反应的异丁醇$\rm )$,选项$\rm B$错误;
$\rm C$.$\rm 190\;\rm ^\circ\rm C$时,增大$n\left( {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O} \right):n$ $\rm ($异丁醇$\rm )$,由图知异丁烯的平衡产率在增加,即生成的异丁烯在增加,所以不利于反应②的进行,选项$\rm C$正确;
$\rm D$.化学平衡常数反映反应进行的程度,当温度高于$\rm 190\;\rm ^\circ\rm C$时,$K_{1}\gt 10^{4}$、$K_{2}\lt 0.1$,由于$K_{1}$远远大于$K_{2}$,反应①几乎彻底进行,所以温度对异丁烯的平衡产率影响不大,选项$\rm D$正确;
故选:$\rm B$
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