Question

【題目】醋酸乙烯(CH3COOCH=CH2)是一種重要的有機化工原料，以二甲醚(CH3OCH3)與合成氣(CO、H2)為原料,醋酸鋰、碘甲烷等為催化劑，在高壓反應(yīng)釜中一步合成醋酸乙烯及醋酸。

回答下列問題:

（1）常溫下,將濃度均為a mol/L的醋酸鋰溶液和醋酸溶液等體積混合，測得混合液的pH=b，則混合液中c(CH3COO-)=______mol/L( 列出計算式即可)。

（2）合成二甲醚:

Ⅰ.2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH1=-91.8kJ/mol;

Ⅱ.2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5 kJ/mol;

Ⅲ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.3 kJ/mol.

已知:H-H 的鍵能為436kJ/mol，C=O的鍵能為803kJ/mol，H-O的鍵能為464kJ/mol，則C≡O(shè)的鍵能為_____kJ/mol.

（3）二甲醚(DME)與合成氣一步法合成醋酸乙烯(VAC)的反應(yīng)方程式為2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g) CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g)，T℃時,向2L恒容密閉反應(yīng)釜中加入0.2 molCH3OCH3、0.4 molCO、0.1molH2發(fā)生上述反應(yīng),10min達到化學平衡，測得VAC的物質(zhì)的量分數(shù)為10%。

①0~10min內(nèi),用CO濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(CO)=______;該溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__________。

②下列能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是______(填選項字母)。

A.V正(DME)=v逆(H2)≠0

B.混合氣體的密度不再變化

C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

D.c(CO):c(VAC)=4:1

③如圖是反應(yīng)溫度對二甲醚(DME)的轉(zhuǎn)化率和醋酸乙烯(VAC)選擇性(醋酸乙烯的選擇性Svac=)的影響，該反應(yīng)的ΔH______0(填“>”“<”或“=”);控制的最佳溫度是___________.

④保持溫度不變,向反應(yīng)釜中通入氬氣增大壓強,則化學平衡______(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向"或“不”)移動。

Answer 1

【答案】 a/2+10-b-10b-14 1072.7 0.01mol·L-1·min-1 10000 C < 180℃ 不

【解析】(1)常溫下，將濃度均為a mol/L的醋酸鋰溶液和醋酸溶液等體積混合，根據(jù)電荷守恒，c(CH3COO-)+ c(OH-)= c(Li+)+ c(H+)，因此c(CH3COO-)+10b-14 mol/L =mol/L +10-b mol/L，整理得：c(CH3COO-) =mol/L +10-b mol/L-10b-14 mol/L=(+10-b-10b-14)mol/L，故答案為： +10-b-10b-14；

(2)根據(jù)反應(yīng)Ⅲ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.3 kJ/mol可知，ΔH=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和，則C≡O(shè)的鍵能為=(-41.3 kJ/mol)-(2×464kJ/mol)+(2×803kJ/mol+436kJ/mol)=1072.7 kJ/mol，故答案為：1072.7；

(3)① 2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g) CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g)，

起始(mol) 0.2 0.4 0.1 0 0

反應(yīng)(mol) 2x 4x x x 2x

平衡(mol) 0.2-2x 0.4-4x 0.1-x x 2x

則×100%=10%，解得：x=0.05mol，0~10min內(nèi)，用CO濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(CO)= = 0.01mol·L-1·min-1；該溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==10000，故答案為：0.01mol·L-1·min-1；10000；

②A.V正(DME)=v逆(H2)，表示的正逆反應(yīng)速率不等，不是平衡狀態(tài)，故A錯誤；B.該反應(yīng)中氣體的質(zhì)量和體積始終不變，混合氣體的密度始終不變，不表示是平衡狀態(tài)，故B錯誤；C. =，該反應(yīng)恰好氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，因此混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化，說明是平衡狀態(tài)，故C正確；D. c(CO):c(VAC)與起始濃度和反應(yīng)的方程式有關(guān)，與平衡狀態(tài)無關(guān)，故D錯誤；故選C；

③根據(jù)圖像，升高溫度，二甲醚(DME)的轉(zhuǎn)化率減小，說明平衡逆向移動，則反應(yīng)的ΔH＜0，180℃時，醋酸乙烯(VAC)選擇性最高，最佳的反應(yīng)溫度為180℃，故答案為：<；180℃；

④保持溫度不變，向反應(yīng)釜中通入氬氣增大壓強，但物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動，故答案為：不。