13. 乙基叔丁基醚(ETBE)是一种高辛烷汽油改良剂,也叫“生物汽油添加剂”,用乙醇和异丁烯(C
4H
8)在分子筛催化剂HZSM-5催化下合成ETBE。回答下列问题:
Ⅰ.异丁烷(C
4H
10)催化脱氢制备异丁烯涉及的主要反应如下:
C
4H
10(g)
C
4H
8(g)+ H
2(g) ΔH
1=+117.62kJ·mol
−1(无氧脱氢,高温下裂解)
C
4H
10(g) +
O
2(g)
C
4H
8(g)+ H
2O(g) ΔH
2(氧化脱氢)
(1)已知:H
2(g)+
O
2(g)=H
2O(g) ΔH
3=-242 kJ·mol
−1,则ΔH
2=
_______kJ·mol
−1。
(2)无氧脱氢时在Cr系催化作用下反应温度对异丁烷转化率、异丁烯选择性和收率(产率)影响的关系如图所示。
①560℃时,C
4H
8的选择性为
_______%(保留一位小数)。(C
4H
8的选择性=
×100%)
②根据上图数据,无氧脱氢最适合的温度为580℃左右,理由是
_______。
Ⅱ.ETBE合成反应的化学方程式为:C
2H
5OH(g)+C
4H
8(g)
ETBE(g)
ΔH<0。
(3)在体积为10L的刚性容器中分别充入乙醇和异丁烯各10mol,异丁烯的转化率随时间变化关系如图1所示。
①温度为T
2时,0~60 min内异丁烯平均反应速率为
_______mol·L
-1·min
-1。
②B点平衡常数大小:K(T
1)
_______K(T
2)(填“>”、“=”或“<”)。
(4)已知合成ETBE反应的正反应速率方程为υ
正 = k
正 ·c(C
2H
5OH)·c(C
4H
8),逆反应速率方程为υ
逆 =
k
逆 ·c(ETBE),其中k
正 、k
逆 分别为正、逆反应的速率常数。pk与温度的变化关系如图2所示(已知:pk=-lgk),T
1K时化学平衡常数K
=
_______L·mol
-1,若某时刻容器中三种组分的浓度均为2.5 mol·L
-1,此时v
正 _______v
逆(填“>”、“=”或“<”)。