Question

【題目】甲醇是種非常重要的化工原料，工業(yè)上CO2 用于生產(chǎn)燃料甲醇，既能緩解溫室效應(yīng)，也為甲醇的合成尋找了新渠道。

(1)甲醇的合成：合成甲醇的反應(yīng)為：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H ；在催化劑作用下，測得甲醇的產(chǎn)率與反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)關(guān)系如下圖所示， 由圖中數(shù)據(jù)可知，△H______0(選 填“＞”“＜”“＝”)，甲醇產(chǎn)率隨著壓強(qiáng)變化呈現(xiàn)圖示規(guī)律的原因是_______。

(2)甲醇的應(yīng)用：丙炔酸甲酯是一種重要的有機(jī)化工原料，不溶于水，常溫呈液態(tài)，沸點(diǎn)為 103~105 ℃。實(shí)驗(yàn)室可用甲醇和另一有機(jī)原料 M 在一定條件下制備，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟 1：在反應(yīng)瓶中，加入 13 g 原料 M、50 mL 甲醇和 2 mL 濃硫酸，攪拌，加熱回流一段時(shí)間。

步驟 2：蒸出過量的甲醇(裝置見下圖)。

步驟 3：反應(yīng)液冷卻后，依次用飽和 NaCl 溶液、 5%Na2CO3 溶液、水洗滌；分離出有機(jī)相。

步驟 4：有機(jī)相經(jīng)無水 Na2SO4 干燥、過濾、蒸餾， 得丙炔酸甲酯。

①步驟 1 中反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________。

②步驟 1 中，加入過量甲醇的目的是_____________。

③步驟 3 中 Na2CO3 溶液洗滌主要去除的物質(zhì)是______。該步驟中不用等量等濃度的NaOH 溶液代替Na2CO3 溶液洗滌主要原因是___________。

Answer 1

【答案】＜ 正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移，因此，其它條件相同時(shí)，壓強(qiáng)越大，甲醇的產(chǎn)率越高 HC≡CCOOH+CH3OHHC≡CCOOCH3+H2O 提高 M的轉(zhuǎn)化率 丙炔酸（或有機(jī)原料） NaOH 堿性強(qiáng)，使酯水解程度增大，降低其產(chǎn)率

【解析】

(2)該反應(yīng)是丙炔酸和甲醇的酯化反應(yīng)，甲醇過量是為了提高另一個反應(yīng)物丙炔酸的轉(zhuǎn)化率，加入Na2CO3 溶液是為了除去丙炔酸，不用NaOH溶液是因?yàn)閴A性太強(qiáng)，會導(dǎo)致酯的水解，降低產(chǎn)率。

(1)由圖看出，甲醇的產(chǎn)率隨溫度升高減小，說明平衡逆向進(jìn)行，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，說明逆反應(yīng)吸熱，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H<0；甲醇產(chǎn)率隨著壓強(qiáng)的增大而增大的原因是：正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移，因此，其它條件相同時(shí)，壓強(qiáng)越大，甲醇的產(chǎn)率越高；

(2)①步驟1是丙炔酸和甲醇的酯化反應(yīng)，反應(yīng)化學(xué)方程式：HC≡CCOOH+CH3OHHC≡CCOOCH3+H2O；

②酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，甲醇過量，有利于丙炔酸的轉(zhuǎn)化，提高利用率；故答案為：提高 M的轉(zhuǎn)化率；

③丙炔酸具有酸性，可與碳酸鈉溶液反應(yīng)，則加入飽和碳酸鈉溶液可除去丙炔酸，生成的丙炔酸甲酯不溶于水，溶液分層，可用分液的方法分離；

不用等量等濃度的NaOH 溶液代替Na2CO3 溶液洗滌主要原因是：NaOH 堿性強(qiáng)，使酯水解程度增大，降低其產(chǎn)率；故答案為：丙炔酸；NaOH 堿性強(qiáng)，使酯水解程度增大，降低其產(chǎn)率。