Question

【題目】甲酸鈉是一種重要的化工原料。在0.5L真空密閉耐壓容器中，將預先用95%乙醇水溶液配制的0.2LNaOH溶液加到容器，加熱并攪拌，達到60℃恒溫時，通入CO到一定壓力，開始反應后記錄容器壓力隨時間變化，直到壓力不再變化，冷卻，泄壓，取出反應物，抽濾、烘干并稱量。其反應如下：

Ⅰ：CO(g)＋H2O(g)HCOOH(aq) ΔH1 K1

Ⅱ：HCOOH(aq)＋NaOH(aq)HCOONa(s)＋H2O(l) ΔH2 K2

Ⅲ：CO(g)＋NaOH(aq)HCOONa(s) ΔH K

請回答：

（1）K＝___(用K1、K2表示)，ΔH＝___(用ΔH1、ΔH2表示)。

（2）若需加快反應Ⅲ的速率，下列措施可行的是___。

A．增大CO的初始壓力 B．適當升高溫度

C．減少乙醇濃度 D．降低攪拌轉速

（3）CO的壓力轉化率可以反映羰基化進程。CO的壓力轉化率可以表示為：x(CO)＝1－×100%，P0為CO初始壓力，P1為CO某時刻分壓。HCOONa收率可表示為：Y(HCOONa)＝×100%，n0(NaOH)表示投料NaOH的物質的量，n(HCOONa)表示生成HCOONa的物質的量。投料比r＝。

保持60℃恒溫，以投料比r＝0.7時，CO初始壓力分別為0.5Mpa、1.5Mpa和2.0Mpa，測得x(CO)與t的關系如圖所示。

①表示1.5Mpa的曲線為___(用A、B、C表示)。

②若1.5Mpa時，Y(HCOONa)＝87%，則NaOH的轉化率為___。

③當CO初始壓力為1.5Mpa，保持60℃恒溫，不計HCOONa在乙醇中溶解。畫出Y(HCOONa)與r示意圖___。

Answer 1

【答案】K＝K1K2 ΔH＝ΔH1＋ΔH2 AB B 87%

【解析】

(1).Ⅰ：CO(g)＋H2O(g)HCOOH(aq)

Ⅱ：HCOOH(aq)＋NaOH(aq)HCOONa(s)＋H2O(l)

反應Ⅰ+反應Ⅱ得反應Ⅲ：CO(g)＋NaOH(aq)HCOONa(s) ；

（2）根據影響反應速率的因素分析；

（3）①增大壓強，平衡正向移動，壓強越大，CO的平衡轉化率越大；

②根據Y(HCOONa)＝×100%計算NaOH的轉化率；

③根據題意，保持60℃恒溫，以投料比r＝0.7時，CO初始壓力為1.5Mpa， Y(HCOONa)＝87%，增大氫氧化鈉的物質的量，氫氧化鈉的轉化率減小，隨r增大，Y(HCOONa)減小；

(1).Ⅰ：CO(g)＋H2O(g)HCOOH(aq)

Ⅱ：HCOOH(aq)＋NaOH(aq)HCOONa(s)＋H2O(l)

反應Ⅰ+反應Ⅱ得反應Ⅲ：CO(g)＋NaOH(aq)HCOONa(s) ；所以K＝K1K2；根據蓋斯定律ΔH＝ΔH1＋ΔH2；

（2）A．增大壓強，反應速率增大，增大CO的初始壓力 ，能加快反應Ⅲ的速率，故選A； B．溫度越高反應速率越快，適當升高溫度，能加快反應Ⅲ的速率，故選B；

C．反應速率與氫氧化鈉濃度有關，所以減少乙醇濃度，不能加快反應Ⅲ的速率，故不選C；

D．降低攪拌轉速，反應速率減慢，故不選D。

（3）①增大壓強，平衡正向移動，壓強越大，CO的平衡轉化率越大，所以表示1.5Mpa的曲線為B；

②設氫氧化鈉的初始物質的量為amol，Y(HCOONa)＝×100%=87%，則生成甲酸鈉的物質的量為0.87amol，消耗氫氧化鈉的物質的量是0.87amol， NaOH的轉化率為87%；

③根據題意，保持60℃恒溫，以投料比r＝0.7時，CO初始壓力為1.5Mpa， Y(HCOONa)＝87%，增大氫氧化鈉的物質的量，氫氧化鈉的轉化率減小，隨r增大，Y(HCOONa)減小，所以Y(HCOONa)與投料比r的關系示意圖為。