異丁烷（i-C₄H₁₀）在催化劑的作用下重排為正丁烷（n-C₄H₁₀）的過(guò)程被稱為異丁烷的反向異構(gòu)化，該過(guò)程除了反向異構(gòu)化主反應(yīng)外，還伴隨有裂解、生焦等副反應(yīng)，涉及的部分反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變（Δ_rH_T^θ）如下表：

Reaction equation		ΔrHTθ（kJ/mol）
		T=280℃	T=300℃	T=320℃
i-C4H10+H2→CH4+C3H8	反應(yīng)1	-48.48	-48.48	-49.20
i-C4H10+H2→2C2H6	反應(yīng)2	-40.51	-40.94	-41.36
i-C4H10→n-C4H10	反應(yīng)3	8.27	8.21	8.15
2i-C4H10→C3H8+i-C5H12	反應(yīng)4	11.23	11.12	11.04
2i-C4H10→C3H8+i-C5H12	反應(yīng)5	18.06	18.02	17.98

（1）主反應(yīng)分三步發(fā)生，第一步是異丁烷脫氫生成異丁烯，Δ_rH_T^θ=-122kJ/mol,第二步是異丁烯異構(gòu)化為反-2-丁烯，Δ_rH_T^θ=+3.2kJ/mol,則300℃時(shí)，第三步的熱化學(xué)方程式為

（g）+H₂（g）→n-C₄H₁₀（g）的Δ_rH_T^θ=+127.01kJ/mol

（g）+H₂（g）→n-C₄H₁₀（g）的Δ_rH_T^θ=+127.01kJ/mol

（假設(shè)前兩步反應(yīng)的Δ_rH_T^θ不隨溫度發(fā)生變化）。
（2）設(shè)

K

r

p

為相對(duì)壓力平衡常數(shù)，其表達(dá)式寫法：在濃度平衡常數(shù)表達(dá)式中，用相對(duì)分壓代替濃度。氣體的相對(duì)分壓等于其分壓（單位為kPa）除以p₀（p₀=100kPa）。反應(yīng)1、3、5的

ln

K

r

p

隨

1

T

（溫度的倒數(shù)）的變化如圖所示：

①主反應(yīng)的相對(duì)壓力平衡常數(shù)表達(dá)式為

K

r

p

=

p

（

n

-

C

4

H

10

）

p

0

p

（

i

-

C

4

H

10

）

p

0

（或

p

（

n

-

C

4

H

10

）

p

（

i

-

C

4

H

10

）

）

p

（

n

-

C

4

H

10

）

p

0

p

（

i

-

C

4

H

10

）

p

0

（或

p

（

n

-

C

4

H

10

）

p

（

i

-

C

4

H

10

）

）

。
②在圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下、原料組成為n（i-C₄H₁₀）：n（H₂）=1：9、初始總壓為2MPa的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，體系達(dá)到平衡時(shí)異丁烷的分壓為60kPa,則產(chǎn)物正丁烷的選擇性為

42.86

42.86

%（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位，正丁烷的選擇性=

正丁烷的產(chǎn)量

異丁烷的轉(zhuǎn)化量

×100%）。
（3）工業(yè)上研究多種條件對(duì)反應(yīng)體系熱力學(xué)平衡的影響
①為了抑制裂解副反應(yīng)的發(fā)生以及促進(jìn)2-丁烯加氫，反應(yīng)體系需要加入一定量的H₂，并控制合適的氫/油摩爾比（投料時(shí)H₂和異丁烷的物質(zhì)的量之比），下列說(shuō)法正確的是

ACD

ACD

。
A.氫/油摩爾比較低時(shí)，有利于異丁烷脫氫生成烯烴，促進(jìn)反向異構(gòu)化反應(yīng)的發(fā)生
B.氫/油摩爾比較低時(shí)，裂解、生焦等副反應(yīng)會(huì)減少
C.氫/油摩爾比較高時(shí)，會(huì)抑制了異丁烷脫氫，阻礙了進(jìn)一步的反向異構(gòu)化反應(yīng)
D.氫/油摩爾比較高時(shí)，會(huì)降低了異丁烷在反應(yīng)體系中的烴分壓，從而導(dǎo)致反向異構(gòu)化的反應(yīng)速率下降
②保持其他條件不變，考察反應(yīng)溫度對(duì)異丁烷反向異構(gòu)化的影響，如圖所示：

反應(yīng)溫度（T）對(duì)異丁烷轉(zhuǎn)化率（x）、正丁烷收率（y₁）、正丁烷選擇性（s₁）、C₁～C₃收率（y₂）和C₁～C₃選擇性（s₂）的影響
由圖分析，異丁烷反向異構(gòu)化的最有利溫度應(yīng)為

320℃

320℃

。
③保持其他條件不變，考察液時(shí)體積空速（即原料通過(guò)催化劑表面的速率）對(duì)異丁烷反向異構(gòu)化的影響，如圖所示：

液時(shí)體積空速（LHSV）對(duì)異丁烷轉(zhuǎn)化率（x）、正丁烷收率（y₁）、正丁烷選擇性（s₁）、C₁～C₃收率（y₂）和C₁～C₃選擇性（s₂）的影響
請(qǐng)分析液時(shí)體積空速過(guò)高對(duì)正丁烷收率造成不利影響的原因是

反應(yīng)物與催化劑接觸時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致來(lái)不及發(fā)生反應(yīng)

反應(yīng)物與催化劑接觸時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致來(lái)不及發(fā)生反應(yīng)

。
（4）研究結(jié)果表明，正丁烷蒸汽裂解時(shí)乙烯、丙烯收率為32.14%、21.69%，而異丁烷蒸汽裂解時(shí)乙烯、丙烯收率為7.46%、24.59%，由此分析，工業(yè)上將異丁烷反向異構(gòu)化的實(shí)際意義在于

提高乙烯的產(chǎn)量

提高乙烯的產(chǎn)量

。