Question

丙酮可作為合成聚異戊二烯橡膠，環(huán)氧樹(shù)脂等物質(zhì)的重要原料，丙酮在某溶劑里在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2CH₃COCH₃（aq）

催化劑

CH₃COCH₂COH（CH₃）₂（aq）．回答下列問(wèn)題：

（1）取相同濃度的CH₃COCH₃，分別在40℃和60℃下，測(cè)得其轉(zhuǎn)化率α隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線(xiàn)（α-t）如圖1所示．下列說(shuō)法正確的是

 

A．上述反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．b代表40℃下CH₃COCH₃的α-1曲線(xiàn)
C．升高溫度可縮短該反應(yīng)達(dá)平衡的時(shí)間并能提高平衡轉(zhuǎn)化率
D．增大壓強(qiáng)可縮短該反應(yīng)達(dá)平衡的時(shí)間并能提高平衡轉(zhuǎn)化率
E．從0到80min，CH₃COCH₂COH（CH₃）₂的

△n(40℃)

△n(60℃)

=1
（2）當(dāng)丙酮的起始濃度為0.10mol?L^-1時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得20℃時(shí)的平衡轉(zhuǎn)化率為60%，列式計(jì)算20℃時(shí)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（3）若該反應(yīng)在40℃和60℃時(shí)的平衡常數(shù)分別為K₁和K₂，則K₁

 

K₂（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．該反應(yīng)的△S

 

0，在

 

（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行．
（4）一定溫度下，隨著丙酮的起始濃度增大，其平衡轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）
（5）某溫度時(shí)，根據(jù)CH₃COCH₃的濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，請(qǐng)?jiān)谕�一圖2中繪出CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線(xiàn),化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：

分析：（1）分析圖象題時(shí)注意曲線(xiàn)的變化，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡時(shí)的時(shí)間就越少，曲線(xiàn)的斜率就越大；根據(jù)圖象可以看出溫度越高CH₃COCH₃轉(zhuǎn)化的越少，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，CH₃COCH₃的轉(zhuǎn)化率反而降低，分析圖象，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到80min時(shí)a、b曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率相同，這說(shuō)明此時(shí)生成的CH₃COCH₂COH（CH₃）₂一樣多；
（2）利用化學(xué)平衡三段式計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)的定義進(jìn)行計(jì)算；
（3）該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小；
2分子的CH₃COCH₃（aq）生成1分子的CH₃COCH₂COH（CH₃）₂（aq），故△S＜0；
△G=△H-T△S；△H＜0，△S＜0，要使△G＜0，故在低溫時(shí)有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；
（4）溫度不變，則平衡常數(shù)不變，利用平衡常數(shù)分析起始濃度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系；
（5）由CH₃COCH₃的濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，找出不同時(shí)間CH₃COCH₃的濃度，再計(jì)算CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度，描點(diǎn)連線(xiàn)即得CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)．

解答： 解：（1）2CH₃COCH₃（aq）

催化劑

CH₃COCH₂COH（CH₃）₂（aq）．
A．溫度越高，反應(yīng)速率就越快，到達(dá)平衡的時(shí)間就越短，由圖象可看出曲線(xiàn)b首先到達(dá)平衡，所以曲線(xiàn)b表示的是60℃時(shí)的α-t曲線(xiàn)；升高溫度，轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，故該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A正確；
B．溫度越高，反應(yīng)速率就越快，到達(dá)平衡的時(shí)間就越短，由圖象可看出曲線(xiàn)b首先到達(dá)平衡，所以曲線(xiàn)b表示的是60℃時(shí)的α-t曲線(xiàn)，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)圖象溫度越高CH₃COCH₃轉(zhuǎn)化的越少，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；
D．無(wú)氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)對(duì)平衡不產(chǎn)生影響，故D錯(cuò)誤；
E.80min時(shí)，生成的CH₃COCH₂COH（CH₃）₂一樣多，故從0到80min，CH₃COCH₂COH（CH₃）₂的；

△n(40℃)

△n(60℃)

=1，故E正確；
故選AE；
（2）當(dāng)丙酮的起始濃度為0.10mol?L^-1時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得20℃時(shí)的平衡轉(zhuǎn)化率為60%；
               2CH₃COCH₃（aq）

催化劑

CH₃COCH₂COH（CH₃）₂（aq）
開(kāi)始（mol/L）：0.1                   0
變化（mol/L）：0.06                  0.03
平衡（mol/L）：0.04                  0.03
平衡常數(shù)k=

c(CH3COCH2COH(CH3)2)

c2(CH3COCH3)

=

0.03

0.04×0.04

=18.75，
故答案為：18.75；
（3）若該反應(yīng)在40℃和60℃時(shí)的平衡常數(shù)分別為K₁和K₂，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故則K₁＞K₂；2分子的CH₃COCH₃（aq）生成1分子的CH₃COCH₂COH（CH₃）₂（aq），故△S＜0；△G=△H-T△S；△H＜0，△S＜0，要使△G＜0，故在低溫時(shí)有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；
故答案為：＞；＜；較低；
（4）由三段法計(jì)算可知，K=

c0(1-a)

(2c0a)2

，溫度不變，則K不變，則增大丙酮的起始濃度，為保證K不變，則轉(zhuǎn)化率a應(yīng)增大；
故答案為：增大；
（5）由CH₃COCH₃的濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，找出不同時(shí)間CH₃COCH₃的濃度，再計(jì)算CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度，描點(diǎn)連線(xiàn)即得CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)；
如0min時(shí)，CH₃COCH₃的濃度0.1mol/L，CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度為0；0.5min時(shí)，CH₃COCH₃的濃度0.08mol/L，CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度為0.01mol/L；CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)為，故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的圖象題，難度較大．做題時(shí)注意觀(guān)察曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)，以及溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，本題的關(guān)鍵是根據(jù)圖象正確判斷反應(yīng)是吸熱還是放熱．