Question

Ⅰ工業(yè)上常利用醋酸和乙醇合成有機(jī)溶劑乙酸乙酯：CH₃COOH（l）+C₂H₅OH（l）

濃H2SO4

△

CH₃COOC₂H₅（l）+H₂O（l）△H=-8.62kJ?mol-1
已知CH₃COOH、C₂H₅OH和CH₃COOC₂H₅的沸點(diǎn)依次為118℃、78℃和77℃．在其他條件相同時(shí)，某研究小組進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示．（1）該研究小組的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?!--BA-->

 

．
（2）60℃下反應(yīng)40min與70℃下反應(yīng)20min相比，前者的平均反應(yīng)速率

 

后者（填“小于”、“等于”或“大于”）．
（3）如圖所示，反應(yīng)時(shí)間為40min、溫度超過(guò)80℃時(shí)，乙酸乙酯產(chǎn)率下降的原因可能是

 

（寫(xiě)出兩條）．
Ⅱ．煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及熱值等問(wèn)題．
已知：CO（g）+H₂O（g）??H₂（g）+CO₂（g）平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

試回答下列問(wèn)題：
（1）在800℃發(fā)生上述反應(yīng)，以表中的物質(zhì)的量投入恒容反應(yīng)器，其中向正反應(yīng)方向移動(dòng)的有

 

（選填“A、B、C、D、E”）．

	n（CO）	n（H2O）	n（H2）	n（CO2）
A	1	5	2	3
B	2	2	1	1
C	3	3	0	0
D	0.5	2	1	1
E	3	1	2	1

（2）已知在一定溫度下，C（s）+CO₂（g）??2CO（g）平衡常數(shù)為K；
C（s）+H₂O（g）??CO（g）+H₂（g）　平衡常數(shù)為K₁；
CO（g）+H₂O（g）??H₂（g）+CO₂（g）　平衡常數(shù)為K₂；
則K、K₁、K₂之間的關(guān)系是

 

．
（3）在V L密閉容器中通入10mol CO和10mol水蒸氣，在T℃達(dá)到平衡，然后急速通過(guò)堿石灰，將所得混合氣體燃燒，測(cè)得放出的熱量為2 842kJ（已知CO燃燒熱為283kJ?mol-1，H₂燃燒熱為286kJ?mol-1），則T℃平衡常數(shù)K=

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）本題探究反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)乙酸乙酯產(chǎn)率的影響；
（2）根據(jù)產(chǎn)率與時(shí)間的比值判斷；
（3）乙醇和乙酸具有揮發(fā)性，乙酸乙酯的水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響分析；
Ⅱ（1）反應(yīng)在同一容器內(nèi)進(jìn)行，體積相同，方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是1，所以在計(jì)算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值，求出此時(shí)的濃度商Q_c，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，濃度商小于平衡常數(shù)；
（2）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算分析；
（3）CO、H₂的物質(zhì)的量共為10mol，根據(jù)燃燒放出的熱量求出CO、H₂各自的物質(zhì)的量，利用三段式法求出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，代入平衡常數(shù)計(jì)算．

解答：解：Ⅰ． （1）根據(jù)圖象知，該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵禾骄糠磻?yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)乙酸乙酯產(chǎn)率的影響，
故答案為：探究反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)乙酸乙酯產(chǎn)率的影響；
（2）根據(jù)乙酸乙酯的產(chǎn)率和時(shí)間的比值知，60℃下反應(yīng)40min與70℃下反應(yīng)20min相比，前者的平均反應(yīng)速率小于后者，
故答案為：小于；
（3）乙醇和乙酸具有揮發(fā)性，乙酸乙酯的水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，再升高溫度，促進(jìn)乙酸乙酯時(shí)間，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，溫度過(guò)高，乙醇和乙酸大量揮發(fā)使反應(yīng)物利用率下降，
故答案為：反應(yīng)可能已達(dá)平衡狀態(tài)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；溫度過(guò)高，乙醇和乙酸大量揮發(fā)使反應(yīng)物利用率下降；
Ⅱ．（1）反應(yīng)在同一容器內(nèi)進(jìn)行，體積相同，方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是1，所以在計(jì)算中均可用物質(zhì)的量數(shù)值代替濃度數(shù)值，800℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)為1．
A、Q_c=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

3×2

1×5

=

6

5

，大于1，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，故A錯(cuò)誤；
B、Q_c=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

1×1

2×2

=

1

4

，小于1，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故B正確；
C、開(kāi)始只有CO、H₂，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故C正確；
D、Q_c=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

1×1

0.5×2

=1，處于平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
E、Q_c=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

2×1

3×1

=

2

3

，小于1，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故E正確；
故答案為：BCE；
（2）反應(yīng)①C（s）+CO₂（g）?2CO（g）平衡常數(shù)K=

c2(CO)

c(CO2)

；
反應(yīng)②C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）平衡常數(shù)K₁=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

；
反應(yīng)③CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g） 平衡常數(shù)K₂=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

；
所以：

K1

K2

=

c2(CO)

c(CO2)

=K，
故答案為：K=

K1

K2

；
（3）由方程式CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）可知，有1molCO反應(yīng)則生成1molH₂，開(kāi)始通入10molCO，所以平衡時(shí)，CO、H₂的物質(zhì)的量共為10mol．則平均燃燒熱為

2842kJ

10mol

=284.2kJ/mol，
利用十字交叉法計(jì)算CO、H₂的物質(zhì)的量之比，

即CO、H₂的物質(zhì)的量之比為1.8kJ/mol：1.2kJ/mol=3：2，
所以n（CO）=10mol×

3

5

=6mol，n（H₂）=10mol-6mol=4mol，
利用三段式法求出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，
       CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：10mol  10mol      0        0   
轉(zhuǎn)化：4mol   4 mol     4mol     4mol
平衡：6mol   6mol      4mol     4mol
所以常數(shù)平衡常數(shù)為 k=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

4×4

6×6

=

4

9

，
故答案為：

4

9

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響、化學(xué)平衡常數(shù)的概念及計(jì)算，難點(diǎn)中等，試題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，題量較大，注意掌握影響化學(xué)平衡的因素，明確化學(xué)平衡常數(shù)的概念及求算方法．