Question

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

濃H2SO4

△

CH₃COOC₂H₅（l）+H₂O（l）△H=-8.62kJ?mol-1
已知CH₃COOH、C₂H₅OH和CH₃COOC₂H₅的沸點依次為118℃、78℃和77℃．在其他條件相同時，某研究小組進行了多次實驗，實驗結果如圖所示．（1）該研究小組的實驗目的是

 

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

 

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

 

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

溫度/℃	400	500	800
平衡常數K	9.94	9	1

試回答下列問題：
（1）在800℃發生上述反應，以表中的物質的量投入恒容反應器，其中向正反應方向移動的有

 

（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）平衡常數為K；
C（s）+H₂O（g）??CO（g）+H₂（g）　平衡常數為K₁；
CO（g）+H₂O（g）??H₂（g）+CO₂（g）　平衡常數為K₂；
則K、K₁、K₂之間的關系是

 

．
（3）在V L密閉容器中通入10mol CO和10mol水蒸氣，在T℃達到平衡，然后急速通過堿石灰，將所得混合氣體燃燒，測得放出的熱量為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K=

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）本題探究反應溫度、反應時間對乙酸乙酯產率的影響；
（2）根據產率與時間的比值判斷；
（3）乙醇和乙酸具有揮發性，乙酸乙酯的水解反應是吸熱反應，根據溫度對化學平衡的影響分析；
Ⅱ（1）反應在同一容器內進行，體積相同，方程式中各物質的化學計量數都是1，所以在計算中均可用物質的量數值代替濃度數值，求出此時的濃度商Q_c，平衡向正反應方向移動，濃度商小于平衡常數；
（2）依據化學反應的平衡常數表達式計算分析；
（3）CO、H₂的物質的量共為10mol，根據燃燒放出的熱量求出CO、H₂各自的物質的量，利用三段式法求出平衡時各組分的物質的量，代入平衡常數計算．

解答：解：Ⅰ． （1）根據圖象知，該實驗的實驗目的是：探究反應溫度、反應時間對乙酸乙酯產率的影響，
故答案為：探究反應溫度、反應時間對乙酸乙酯產率的影響；
（2）根據乙酸乙酯的產率和時間的比值知，60℃下反應40min與70℃下反應20min相比，前者的平均反應速率小于后者，
故答案為：小于；
（3）乙醇和乙酸具有揮發性，乙酸乙酯的水解反應是吸熱反應，當反應達到平衡狀態時，再升高溫度，促進乙酸乙酯時間，平衡向逆反應方向移動，溫度過高，乙醇和乙酸大量揮發使反應物利用率下降，
故答案為：反應可能已達平衡狀態，溫度升高平衡向逆反應方向移動；溫度過高，乙醇和乙酸大量揮發使反應物利用率下降；
Ⅱ．（1）反應在同一容器內進行，體積相同，方程式中各物質的化學計量數都是1，所以在計算中均可用物質的量數值代替濃度數值，800℃時反應平衡常數為1．
A、Q_c=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

3×2

1×5

=

6

5

，大于1，反應向逆反應進行，故A錯誤；
B、Q_c=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

1×1

2×2

=

1

4

，小于1，反應向正反應進行，故B正確；
C、開始只有CO、H₂，反應向正反應進行，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，故D錯誤；
E、Q_c=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

2×1

3×1

=

2

3

，小于1，反應向正反應進行，故E正確；
故答案為：BCE；
（2）反應①C（s）+CO₂（g）?2CO（g）平衡常數K=

c2(CO)

c(CO2)

；
反應②C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）平衡常數K₁=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

；
反應③CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g） 平衡常數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反應則生成1molH₂，開始通入10molCO，所以平衡時，CO、H₂的物質的量共為10mol．則平均燃燒熱為

2842kJ

10mol

=284.2kJ/mol，
利用十字交叉法計算CO、H₂的物質的量之比，

即CO、H₂的物質的量之比為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各組分的物質的量，
       CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始：10mol  10mol      0        0   
轉化：4mol   4 mol     4mol     4mol
平衡：6mol   6mol      4mol     4mol
所以常數平衡常數為 k=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

4×4

6×6

=

4

9

，
故答案為：

4

9

．

點評：本題考查了探究溫度、壓強對化學平衡的影響、化學平衡常數的概念及計算，難點中等，試題涉及的知識點較多，題量較大，注意掌握影響化學平衡的因素，明確化學平衡常數的概念及求算方法．