Q74.
在甲苯不均化反應(heterogenous reaction)中，利用沸石觸媒(ZSM-5)可產製較高產率之對二甲苯，其原理是利用下列何種性質
石油化學 · 乙級 · 基本知識 · Q74
難易度分析
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本題要求考生精確區分沸石觸媒三種不同的形狀選擇性機制。由於選項中包含多個定義相似的專業術語，且需將分子的物理尺寸與擴散行為聯繫起來，具有一定的辨析難度。
正確答案：②反應生成物分子形狀選擇性
② 反應生成物分子形狀選擇性:反應生成物分子形狀選擇性是正確原理。ZSM-5 沸石觸媒具有規則的微孔結構，三種二甲苯異構物中，對二甲苯的動力學直徑最小（約 0.58 nm），能優先擴散穿出孔道，而鄰二甲苯與間二甲苯因分子尺寸較大被限制在孔道內繼續異構化，最終提高對二甲苯的選擇性與產率。
錯誤選項解析
- ① 反應物分子形狀選擇性:反應物分子形狀選擇性是指只有特定尺寸與形狀的反應物分子能進入觸媒孔道參與反應，但甲苯分子本身尺寸小於 ZSM-5 孔徑，此機制並非產製高純度對二甲苯的主因。
- ③ 反應中間分子形狀選擇性:反應中間分子形狀選擇性（或稱過渡態選擇性）是指觸媒孔道空間僅容許特定過渡態結構形成，但甲苯不均化反應生成二甲苯的機制並非受限於過渡態空間位阻，故不適用此原理。
- ④ 反應速率選擇性:反應速率選擇性並非沸石觸媒形狀選擇性的正式分類。沸石觸媒的選擇性機制主要分為三類：反應物選擇性、產物選擇性與過渡態選擇性，此選項為混淆用詞。
Learning Tip
"本題核心考點為沸石觸媒的三種形狀選擇性機制（反應物選擇性、產物選擇性、過渡態選擇性）。ZSM-5 產製對二甲苯的關鍵在於產物擴散速率差異，因對二甲苯分子截面積最小，能最快離開孔道。實務上常透過表面改質（如磷、鎂處理）進一步抑制外表面非選擇性反應，以提升對二甲苯純度至 90% 以上。"
學員答題分佈
①反應物分子形狀選擇性0%
②反應生成物分子形狀選擇性0%
③反應中間分子形狀選擇性0%
④反應速率選擇性0%
此答題分佈是根據學員在 LongePass 模擬考等實際作答紀錄計算而成。與考友分享這道歷屆試題與詳細解析！