Question

【題目】乙酸甲酯是樹脂、涂料、油墨、油漆、膠粘劑、皮革生產(chǎn)過程所需的有機溶劑，而且乙酸甲酯還可作為原料制備燃料乙醇。已知：乙酸甲酯可由乙酸和甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)得到。請回答下列問題：

(1)①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H1=-874.5kJ/mol

②2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) H2=-1453kJ/mol

③2CH3COOCH3(l)+7O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) H3=-3189.8kJ/mol

由上述反應(yīng)，可求出CH3COOH(l)+CH3OH(l)=CH3COOCH3(l)+H2O(l)的H=________。

(2)對于反應(yīng)CH3COOH(l)+CH3OH(l)CH3COOCH3(l)+H2O(l)，判斷下列選項可以提高乙酸平衡轉(zhuǎn)化率的是______

A.加入催化劑，增快反應(yīng)速率

B.加入過量的甲醇

C.加入過量的乙酸

D.將乙酸甲酯從體系中分離

E.適當(dāng)?shù)靥岣叻磻?yīng)溫度

F.適當(dāng)?shù)亟档头磻?yīng)溫度

(3)在剛性容器壓強為1.01MPa時，乙酸甲酯與氫氣制備乙醇發(fā)生了兩個反應(yīng)：

主反應(yīng)：CH3COOCH3(g)+2H2(g) CH3OH(g)+CH3CH2OH(g) H<0，

副反應(yīng)：CH3COOCH3(g)+H2(g) CH3OH(g)+CH3CHO(g) H>0，實驗測得，在相同時間內(nèi)，反應(yīng)溫度與CH3CH2OH和CH3CHO的產(chǎn)率之間的關(guān)系如圖所示：

①在540℃之前CH3CHO的產(chǎn)率遠(yuǎn)低于CH3CH2OH產(chǎn)率的原因是________。

②在470℃之后CH3CHO與CH3CH2OH產(chǎn)率變化趨勢可能的原因是________。

(4)若在470℃時，以n(CH3COOCH3):n(H2)=1:10的投料比只進(jìn)行主反應(yīng)(不考慮副反應(yīng))，乙酸甲酯轉(zhuǎn)化率與氣體總壓強的關(guān)系如圖所示：

①A點時，CH3COOCH3(g)的平衡分壓為________MPa，CH3CH2OH(g)的體積分?jǐn)?shù)________%(保留一位小數(shù))。

②470℃時，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=________(MPa)-1(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，列出計算式，不要求計算結(jié)果)。

Answer 1

【答案】-6.1kJmol-1 BDF 副反應(yīng)的活化能遠(yuǎn)大于主反應(yīng)的活化能，副反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速慢 470℃之后，乙醇的產(chǎn)率逐漸降低是該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向移動，乙醛的產(chǎn)率逐漸升高是反應(yīng)速率逐漸加快，反應(yīng)吸熱平衡正向移動 0.01MPa 8.9

【解析】

(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律進(jìn)行計算；

(2)A.加入催化劑，增快反應(yīng)速率，并不會影響平衡移動；

B.加入過量的甲醇，增大了反應(yīng)物濃度，使平衡正向移動，乙酸的轉(zhuǎn)化率增大；

C.加人過量的乙酸，增大了反應(yīng)物濃度，雖然使平衡正向移動，但乙酸的轉(zhuǎn)化率降低；

D.將乙酸甲酯從體系中分離，使產(chǎn)物減少，促進(jìn)平衡正向移動，乙酸的轉(zhuǎn)化率增；

E.根據(jù)H為負(fù)值，反應(yīng)正向是放熱反應(yīng)，因此，適當(dāng)降低溫度，平衡正向移動，乙酸的轉(zhuǎn)化率增大；

(3)①兩反應(yīng)快慢的核心是活化能的大小,反應(yīng)快活化能小，而反應(yīng)慢活化能大；

②470℃之后，乙醇的產(chǎn)率逐漸降低是該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向移動，乙醛的產(chǎn)率逐漸升高是反應(yīng)速率逐漸加快。

(4)利用三段式、化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計算。

(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律，①+②-③可得到CH3COOH(l)+CH3OH(l)=CH3COOCH3(l)+H2O(l)，則H=H1+H2-H3=-6.10 kJmol-1。

(2)A.加入催化劑，增快反應(yīng)速率，并不會影響平衡移動，A項錯誤；

B.加入過量的甲醇，增大了反應(yīng)物濃度，使平衡正向移動，乙酸的轉(zhuǎn)化率增大，B項正確；

C.加人過量的乙酸，增大了反應(yīng)物濃度，雖然使平衡正向移動，但乙酸的轉(zhuǎn)化率降低，C項錯誤；

D.將乙酸甲酯從體系中分離，使產(chǎn)物減少，促進(jìn)平衡正向移動，乙酸的轉(zhuǎn)化率增大，D項正確；

E.根據(jù)H為負(fù)值，反應(yīng)正向是放熱反應(yīng)，因此，適當(dāng)降低溫度，平衡正向移動，乙酸的轉(zhuǎn)化率增大，E項錯誤，F項正確；

綜上所述，答案為BDF。

(3)①兩反應(yīng)快慢的核心是活化能的大小,反應(yīng)快活化能小，而反應(yīng)慢活化能大，根據(jù)圖像可知，副反應(yīng)的活化能遠(yuǎn)大于主反應(yīng)的活化能，副反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速慢；

②470℃之后，乙醇的產(chǎn)率逐漸降低是該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向移動，乙醛的產(chǎn)率逐漸升高是反應(yīng)速率逐漸加快，反應(yīng)吸熱平衡正向移動。

(4)①由圖可看出，轉(zhuǎn)化率為90%時，總壓為1.01MPa，已知n(CH3COOCH3):n(H2)=1:10，列三行式求解：

總壓為1.01MPa，因此CH3COOCH3(g)的平衡分壓為；CH3CH2OH(g)的體積分?jǐn)?shù)即為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，其體積分?jǐn)?shù)；

②。