Question

【題目】（加試題）

(一)近年來化學家研究開發出用乙烯和乙酸為原料、雜多酸作催化劑合成乙酸乙酯的新工藝，不必生產乙醇或乙醛做中間體，使產品成本降低，具有明顯經濟優勢。其合成的基本反應如下：

CH2=CH2(g)+CH3COOH(1) CH3COOC2H5(1)

(1)下列描述能說明固定容器中乙烯與乙酸合成乙酸乙酯的反應已達化學平衡的是___________。

A．乙酸、乙酸乙酯的濃度相同

B．酯化合成反應的速率與酯分解反應的速率相等

C．體系中氣體密度一定

D．乙烯斷開1mol碳碳雙鍵的同時乙酸恰好消耗1mol

(2)在n(乙烯)與n(乙酸)物料比為1的條件下，某研究小組在不同壓強下進行了在相同時間點乙酸乙酯的產率隨溫度的變化的測定實驗，實驗結果如圖所示。回答下列問題：

①溫度在60～90℃范圍內，乙烯與乙酸酯化合成反應速率由大到小的順序是___________[用v(P1)、v(P2)、v(P3)分別表示不同壓強下的反應速率]，分析其原因為______________________。

②在壓強為P1MPa、溫度超過80℃時，乙酸乙酯產率下降的原因可能是______________________。

③根據測定實驗結果分析，較適宜的生產條件是______________________(填出合適的壓強和溫度)。為提高乙酸乙酯的產量和純度，可以采取的措施有______________________(任寫出一條)。

(3)已知反應③的標準平衡常數，其中cΘ為標準濃度(1.0mol/L)，p(C2H4)為平衡系統中C2H4的平衡分壓，p(C2H4)=p總x(C2H4)，x(C2H4)為平衡系統中C2H4的體積分數，pΘ為標準壓強(1.0×105Pa)。若等物質的量的乙烯和乙酸在80℃和10MPa下反應，乙酸乙酯的平衡產率為80%，則KΘ=__________。

(二)某化學興趣小組在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理過程(裝置如圖所示)。可供選擇的試劑有：甲醇，空氣，KOH溶液，其中物質b是__________，鋁電極的電極反應為__________。

Answer 1

【答案】BC v(P1)﹥v(P2)﹥v(P3) 其它條件相同時，對有氣體參與的反應，壓強越大化學反應速率越快 由圖像可知，P1MPa、80℃時反應已達平衡且正反應放熱，故壓強不變升高溫度平衡逆向移動產率下降 P1MPa、80℃ 通入乙烯氣體或增大壓強 0.04 甲醇(或CH3OH) Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+

【解析】

（一）、（1）A.乙酸、乙酸乙酯的濃度相同但不一定不變，則不一定達到平衡狀態，故A錯誤；

B.酯化合成反應的速率與酯分解反應的速率相等，說明反應達到平衡狀態，故B正確；

C.體系中氣體密度一定，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故C正確；

D.乙烯斷開1mol碳碳雙鍵的同時乙酸恰好消耗1mol均表示逆反應速率相等，反應不一定達到平衡狀態，故D錯誤。

故答案為：BC。

（2）①正反應是體積減小的，增大壓強乙酸乙酯的產率增大，其它條件相同時，對有氣體參與的反應，壓強越大化學反應速率越快，所以溫度在60～80℃范圍內，乙烯與乙酸酯化合成反應速率由大到小的順序是(P1)﹥(P2)﹥(P3)，故答案為：v(P1)﹥v(P2)﹥v(P3)；其它條件相同時，對有氣體參與的反應，壓強越大化學反應速率越快。

②由圖像可知，P1MPa、80℃時反應已達平衡且正反應放熱，故壓強不變升高溫度平衡逆向移動產率下降，故答案為：由圖像可知，P1MPa、80℃時反應已達平衡且正反應放熱，故壓強不變升高溫度平衡逆向移動產率下降。

③根據測定實驗結果分析，較適宜的生產條件是P1MPa、80℃。正反應體積減小，為提高乙酸乙酯的合成速率和產率，可以采取的措施有通入乙烯氣體或增大壓強，故答案為：P1MPa、80℃；通入乙烯氣體或增大壓強。

（3）設反應物的起始量約為1mol，則

CH2=CH2(g)+CH3COOH(1)CH3COOC2H5(1)

起始（mol） 1 1 0

變化（mol） 0.8 0.8 0.8

平衡（mol） 0.2 0.2 0.8

反應前后氣體的壓強不變，在同容器中，不同液體的濃度之比等于其物質的量之比，故KΘ=c(CH3COOC2H5)/cΘ/[c(CH3COOH)/cΘ×p(C2H4)/pΘ]=n(CH3COOC2H5)pΘ/n(CH3COOH) p(C2H4)=0.8mol×1.0×105Pa/0.2mol×1.0×106Pa=0.04，故答案為：0.04。

（二）電解池中石墨作陰極，Al作陽極，電解質溶液為硫酸溶液，故鋁電極的電極反應為Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+，生成氧化鋁保護膜，與燃料電池的負極相連的是電解池的陰極，負極上甲醇失去電子發生氧化反應，故物質b為甲醇，故答案為：甲醇(或CH3OH)；Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+。