Question

【題目】 醋酸由于成本較低，在生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。

(1)近年來化學(xué)家研究開發(fā)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(chǎn)乙醇或乙醛作中間體，使產(chǎn)品成本降低，具有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。其合成的基本反應(yīng)如下：CH2=CH2(g)+CH3COOH(l)CH3COOC2H5(l)下列描述能說明恒溫恒容條件下乙烯與乙酸合成乙酸乙酯的反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡的是________(填字母)。

A.乙烯、乙酸、乙酸乙酯的濃度相同

B.酯化合成反應(yīng)的速率與酯分解反應(yīng)的速率相等

C.乙烯斷開1mol碳碳雙鍵的同時(shí)乙酸恰好消耗 1 mol

D.整個(gè)體系中乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定

E.氣體的總壓強(qiáng)不變

F.氣體的摩爾質(zhì)量不變

(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(qiáng)下進(jìn)行了在相同時(shí)間乙酸乙酯的產(chǎn)率隨溫度變化的測定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。回答下列問題：

①根據(jù)上圖判斷壓強(qiáng)大到小的順序是________，分析其原因_____。

②壓強(qiáng)為p1、溫度為60℃時(shí)，若乙酸的轉(zhuǎn)化率為40％，則此時(shí)乙烯的轉(zhuǎn)化率為____。

③在壓強(qiáng)為p1、溫度超過80℃時(shí)，分析乙酸乙酯產(chǎn)率下降的原因：_____

④根據(jù)測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，較適宜的生產(chǎn)條件是________(填出合適的壓強(qiáng)和溫度)。為提高乙酸乙酯的合成速率和產(chǎn)率，可以采取的措施有___________(任寫出一條)。

Answer 1

【答案】BD p1>p2>p3 其它條件相同時(shí)，對于有氣體參加的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率越快壓強(qiáng)越大 40% 由圖象可知，壓強(qiáng)為p1，溫度為80℃時(shí)，反應(yīng)已到達(dá)平衡，且正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故壓強(qiáng)不變，升高溫度平衡逆向移動，產(chǎn)率下降 p1、80℃ 通入乙烯氣體(或增大壓強(qiáng))

【解析】

(1)根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征分析，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、體積分?jǐn)?shù)以及百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；

(2)①壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大；

②壓強(qiáng)為p1MPa、溫度60℃時(shí)，若乙酸乙酯的產(chǎn)率為30%，依據(jù)化學(xué)平衡物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，計(jì)算得到乙烯反應(yīng)量，轉(zhuǎn)化率=×100%；

③在壓強(qiáng)為p1MPa、溫度超過80℃時(shí)，乙酸乙酯產(chǎn)率下降，說明升溫平衡逆向進(jìn)行；

④選擇適宜條件使得乙酸乙酯產(chǎn)率達(dá)到最大，為提高乙酸乙酯的合成速率和產(chǎn)率，贏是改變的條件加快反應(yīng)速率且平衡正向進(jìn)行。

(1)A.乙烯、乙酸、乙酸乙酯的濃度相同時(shí)，反應(yīng)可能處于平衡狀態(tài)，也可能未達(dá)到平衡狀態(tài)，因此不能說明正逆反應(yīng)速率相同，A錯誤；

B.酯化合成反應(yīng)的速率與酯分解反應(yīng)的速率相等，說明正、逆反應(yīng)速率相同，B正確；

C.乙烯斷開1mol碳碳雙鍵的同時(shí)乙酸恰好消耗1mol，只能說明反應(yīng)正向進(jìn)行，不能判斷反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，C錯誤；

D.體系中乙烯的百分含量一定，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，D正確；

E.反應(yīng)混合物中只有乙烯是氣體，因此任何條件下氣體的總壓強(qiáng)都不變，不能據(jù)此判斷反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，E錯誤；

F.只有乙烯是氣體，氣體的摩爾質(zhì)量始終不變，不能據(jù)此判斷反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，F錯誤；

故合理選項(xiàng)是BD；

(2)①CH2=CH2(g)+CH3COOH(l)CH3COOC2H5(l)，溫度一定，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率增大，圖象分析可知p1>p2>p3，則溫度在60～80℃范圍內(nèi)，乙烯與乙酸酯化合成反應(yīng)速率由大到小的順序是v(p1)>v(p2)>v(p3)；

②反應(yīng)方程式：CH2=CH2(g)+CH3COOH(l)CH3COOC2H5(l)，反應(yīng)開始時(shí)，n(C2H4)=n(CH3COOH)=1mol，n(CH3COOC2H5)=0mol，假設(shè)反應(yīng)過程中乙烯變化的物質(zhì)的量是x，則根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量n(C2H4)=n(CH3COOH)=(1-x)mol，n(CH3COOC2H5)=xmol。由于乙酸乙酯的產(chǎn)率為30%，則生成乙酸乙酯0.3mol，反應(yīng)消耗乙烯0.3mol，所以乙烯的轉(zhuǎn)化率=(0.3mol÷1mol)×100%=30%；

③在壓強(qiáng)為p1MPa、溫度超過80℃時(shí)，乙酸乙酯產(chǎn)率下降的原因可能是：由圖象可知，p1MPa、80℃時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡且該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以在壓強(qiáng)不變時(shí)升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱的逆向移動，導(dǎo)致乙酸乙酯的產(chǎn)率下降；

④選擇適宜條件使得乙酸乙酯產(chǎn)率達(dá)到最大，根據(jù)圖象中乙酸乙酯產(chǎn)率最大的條件是：p1MPa、80℃；為提高乙酸乙酯的合成速率和產(chǎn)率，應(yīng)是改變的條件加快反應(yīng)速率且平衡正向進(jìn)行，可以增大反應(yīng)物濃度或增大壓強(qiáng)等。