Question

【题目】醋酸乙烯(CH3COOCH=CH2)是一种重要的有机化工原料，以二甲醚(CH3OCH3)与合成气(CO、H2)为原料，醋酸锂、碘甲烷等为催化剂，在高压反应釜中一步合成醋酸乙烯及醋酸。

回答下列问题：

（1）合成二甲醚：

Ⅰ.2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)ΔH1=-91.8kJ/mol；

Ⅱ.2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-23.5kJ/mol；

Ⅲ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.3kJ/mol.

已知：H-H的键能为436kJ/mol，C=O的键能为803kJ/mol，H-O的键能为464kJ/mol，则C≡O的键能为_____kJ/mol；

（2）二甲醚(DME)与合成气一步法合成醋酸乙烯(VAC)的反应方程式为2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g)CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g)，T℃时，向2L恒容密闭反应釜中加入0.2molCH3OCH3、0.4molCO、0.1molH2发生上述反应，10min达到化学平衡，测得VAC的物质的量分数为10%。

①0~10min内，用CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)=______；该温度下，该反应的平衡常数K=__________。

②下列能说明该反应达到平衡状态的是______(填选项字母)。

A．v正(DME)=v逆(H2)≠0

B．混合气体的密度不再变化

C．混合气体的平均相对分子质量不再变化

D．c(CO):c(VAC)=4:1

③保持温度不变，向反应釜中通入氩气增大压强，则化学平衡______(填“向正反应方向”“向逆反应方向"或“不”)移动。

（3）常温下，将浓度均为2.0mol/L的醋酸锂溶液和醋酸溶液等体积混合，测得混合液的pH=8，则混合液中c(CH3COO-)=______mol/L。

Answer 1

【答案】1072.7 0.01molL-1min-1 10000 C 不 1+10-8-10-6

【解析】

(1)①根据反应Ⅲ及△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和列式计算；

(2)①根据三段式利用反应2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g)CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g)计算出平衡时各物质的浓度，结合平衡常数的表达式分析解答；②可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此进行判断； ③氩气不影响各组分的浓度，根据参与反应的物质的浓度是否变化分析判断；

(3)常温下，将浓度均为2.0mol/L的醋酸锂溶液和醋酸溶液等体积混合，测得混合液的pH=8，即c(H+)=10-8mol/L，根据电荷守恒可得：c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Li+)，列式计算。

(1)根据Ⅲ．CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-41.3kJ/mol可知，△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和，则C≡O的键能=(-41.3kJ/mol)+(2×803kJ/mol)+(436kJ/mol)-(2×464kJ/mol)=1072.7kJ/mol，故答案为：1072.7；

(2)①设转化的氢气的物质的量为x，则

2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g)CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g)，

起始(mol) 0.2 0.4 0.1 0 0

反应(mol) 2x 4x x x 2x

平衡(mol) 0.2-2x 0.4-4x 0.1-x x 2x

则 ×100%=10%，解得x=0.05mol，0～10min内用CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)= =0.01molL-1min-1；该温度下，该反应的平衡常数K==10000，故答案为：0.01molL-1min-1；10000；

②A．v正(DME)=v逆(H2)，不满足计量数关系，表明正逆反应速率不相等，该反应没有达到平衡状态，故A错误；B．该反应中气体总质量和体积始终不变，则混合气体的密度为定值，不能根据密度判断平衡状态，故B错误；C．该反应中气体总质量不变，而气体的物质的量为变量，当混合气体的平均相对分子质量不再变化时，表明该反应已经达到平衡状态，故C正确；D．c(CO)∶c(VAC)=4∶1，无法判断各组分的浓度是否继续变化，则无法判断平衡状态，故D错误；故答案为：C；

③保持温度不变，向反应釜中通入氩气增大压强，由于各组分的浓度不变，则化学平衡不移动，故答案为：不；

(3)常温下，将浓度均为2.0mol/L的醋酸锂溶液和醋酸溶液等体积混合，测得混合液的pH=8，即c(H+)=10-8mol/L，根据电荷守恒可得：c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Li+)，则c(CH3COO-)+10-6mol/L=10-8mol/L+mol/L，整理可得c(CH3COO-)=1mol/L+10-8mol/L-10-6mol/L=(1+10-8-10-6)mol/L，故答案为：1+10-8-10-6。