题目内容

9．如图为制取乙酸乙酯的实验装置图，请回答下列问题：
（1）实验室制取乙酸乙酯的化学方程式为：CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH3+H2O．
（2）欲提高乙酸的转化率，可采取的措施有乙醇过量、及时分离出乙酸乙酯等．
（3）若用图所示的装置来制取少量的乙酸乙酯，产率往往偏低，其原因可能是：原料来不及反应就被蒸出，温度过高，发生了副反应，冷凝效果不好，部分产物挥发了等．
（4）实验时可观察到锥形瓶中有气泡产生，用离子方程式表示产生气泡的原因：
2CH3COOH+CO32-→2CH3COO-+CO2↑+H2O．
（5）此反应以浓硫酸作为催化剂，可能会造成产生大量酸性废液，催化剂重复使用困难等问题．现代研究表明质子酸离子液体可作此反应的催化剂，实验数据如下表所示（乙酸和乙醇以等物质的量混合）：
同一反应时间同一反应温度
反应温度/℃转化率（%）选择性（%）反应时间/h转化率（%）选择性（%）
4077.8100280.2100
6092.3100387.7100
8092.6100492.3100
12094.598.7693.0100
（说明：选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水）
根据表中数据，下列C（填编号），为该反应的最佳条件．
A．120℃，4h       B．80℃，2h       C．60℃，4h       D．40℃，3h．

分析 （1）实验室制取乙酸乙酯的反应是酯化反应，反应的本质为酸脱羟基，醇脱氢，该反应生成乙酸乙酯和水，且为可逆反应；
（2）该反应生成乙酸乙酯和水，且为可逆反应，欲提高乙酸的转化率，应改变条件使平衡正向进行分析，两种反应物增大一种量灰提高另一种的转化率，减少生成物浓度促进平衡正向进行；
（3）产率很低的原因有：乙酸和乙醇容易挥发，温度过高浓硫酸能够和乙醇发生反应生成乙醚或者乙烯；
（4）锥形瓶中的饱和碳酸钠溶液有气泡产生是碳酸钠和挥发出的乙酸反应生成的二氧化碳气体；
（5）根据表中数据分析温度转化率的影响，选择最佳的温度和反应时间，60℃时反应的转化率已经较高，且选择性为100%．

解答 解：（1）酯化反应的本质为酸脱羟基，醇脱氢，乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，该反应为可逆反应，反应的化学方程式为：CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH3+H2O，
故答案为：CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH3+H2O；
（2）CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH3+H2O反应是可逆反应，欲提高乙酸的转化率可以增加乙醇的量，平衡正向进行，乙酸转化率增大，也可以分离出乙酸乙酯，促进平衡正向进行，增大乙酸的转化率等，
故答案为：乙醇过量、及时分离出乙酸乙酯等；
（3）按图示进行实验往往因为原料来不及反应就被蒸出，或者温度过高，发生了副反应，或者冷凝效果不好，部分产物挥发了，而导致产率偏低，
故答案为：原料来不及反应就被蒸出，温度过高，发生了副反应，冷凝效果不好，部分产物挥发了等；
（4）实验时可观察到锥形瓶中有气泡产生，是碳酸钠和挥发出的乙酸反应生成的二氧化碳气体，用离子方程式表示产生气泡的原因为：2CH3COOH+CO32-→2CH3COO-+CO2↑+H2O，
故答案为：2CH3COOH+CO32-→2CH3COO-+CO2↑+H2O；
（5）由表格中的同一反应时间来看，60℃时反应的转化率已经较高，且选择性为100%，同一温度时反应时间选择4小时转化率较高，选C，
故答案为：C．

点评 本题考查了乙酸乙酯制备，题目难度中等，注意掌握乙酸乙酯反应原理和实验中应该注意问题，掌握物质分离常用方法、乙酸乙酯除杂实验方案设计，试题有利于培养学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．

练习册系列答案
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3．将下列离子方程式改写成相对应的化学方程式：
（1）CO32-+2H+=CO2↑+H2O：Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O；
（2）H++OH-=H2O：NaOH+HCl=NaCl+H2O；
（3）Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓：MgCl2+2NaOH═Mg（OH）2↓+2NaCl；
（4）3Hg2++2Al=3Hg+2Al3+：3HgCl2+2Al=3Hg+2AlCl3．
20．某工厂用软锰矿（含MnO2约70%及Al2O3）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS）共同生产MnO2，和Zn（干电池原料）．流程如下：


已知：①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2（SO4）3，Al2（SO4）3的混合液．
②IV中的电解反应式为MnSO4+ZnSO4+2H2O $\stackrel{电解}{→}$MnO2+Zn+2H2SO4．
（1）A中属于还原产物的是MnSO4．
（2）加入MnCO3、Zn2（OH）2CO3的作用是调节溶液的pH，使Fe3+和Al3+生成沉淀：C的化学式是H2SO4．
（3）该生产中除得到Na2SO4、S等副产品外，还可得到的副产品是硫、氧化铁、氧化铝．
（4）副产品S可用于制硫酸，转化过程是：S→SO2→SO3→H2SO4．写出第二步转化的化学方程式O2+2SO2$?_{△}^{催化剂}$2SO3．
（5）要从Na2SO4溶液中得到芒硝（ Na2SO4•10H2O），需进行的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等．
（6）从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿投料的质量比大约是1.03：1．
17．（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温常压和光照条件下N2在催化剂表面与水发生反应：
2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）．若已知：
N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=a kJ/mol；
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=b kJ/mol
则：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）的△H=（2a-3b）kJ/mol　（用含a、b的式子表示）．
（2）在一定条件下，将1.00molN2（g）与3.00molH2（g）混合于一个10.0L密闭容器中，在不同温度下达到平衡时NH3（g）的平衡浓度如图1所示．其中温度为T1时平衡混合气体中氨气的体积分数为25.0%．
①该反应在T1温度下5.00min达到平衡，这段时间内N2的化学反应速率为0.008mol/（L．min），；
②当温度由T1变化到T2时，平衡常数关系K1＞K2（填“＞”，“＜”或“=”）；
③T1温度下该反应的化学平衡常数K1=9.9×10-7．
（3）体积均为100mL pH=2的CH3COOH与一元酸HX，加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图2所示，则Ka（HX）＞Ka（CH3COOH）（填“＞、＜或=”）．
（4）25℃时，CH3COOH与CH3COONa的混合溶液，若测得pH=6，则溶液中
c（CH3COO-）-c（Na+）=（10-6-10-8）mol•L-1（填精确值）．
（5）在25℃下，向浓度均为0.1mol•L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成沉淀的离子方程式为Cu2++2NH3•H2O?Cu（OH）2↓+2NH4+．（已知25℃时Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11，KsP[Cu（OH）2]=2.2×10-20）
4．Ⅰ在一定温度下，把2体积N2和6体积H2通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通（如图1所示）．容器中发生以下反应：N2+3H2?2NH3（放热），若达到平衡后，测得混合气体的体积为7体积．据此回答下列问题：
（1）保持上述反应温度不变，设a、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积，如果反应达到平衡时，各物质的百分含量和体积与上述平衡时完全相同，那么
①若a=1，c=2，则b=3．在此情况下，反应起始时将向逆反应方向进行．
②若需规定起始反应向逆方向进行，则c的范围是1＜c≤4．
（2）在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为6.5体积，则可采取的措施是降低温度理由是降低温度平衡向正反应方向移动，气体总分子数减少．
Ⅱ在容积不同的密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度下，任其发生反应N2+3H2I?2NH3，并分别在t秒时测定其中NH3的体积分数，绘图如图2：

（3）A，B，C，D，E五点中，尚未达到化学平衡状态的点是AB．
（4）AC段的曲线是增函数，CE段曲线是减函数，试从反应速率和平衡角度说明理由．AC段的曲线是增函数，原因开始时反应物的浓度最大反应向正向进行，温度在升高反应速率进一步加快，所以NH3%逐渐增大．CE段曲线是减函数，原因在C点时该反应已经达到了平衡状态，随着温度的升高平衡逆向移动所以NH3%逐渐减小．
14．甲醇合成反应及其能量变化如图a所示：

（1）写出合成甲醇的热化学方程式CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-（b-a）KJ/mol．
（2）实验室在1L的密闭容器中进行模拟合成实验．将1mol CO和2mol H2通入容器中，分别恒温在300℃和500℃反应，每隔一段时间测得容器内CH3OH的浓度如下表所示：
时间浓度（mol/L）温度10min20min30min40min50min60min
300℃0.400.600.750.840.900.90
500℃0.600.750.780.800.800.80
在300℃反应开始10min内，H2的平均反应速率为v（H2）=0.08mol/（L•min）．
（3）在500℃达到平衡时，平衡常数K=25．
（4）在另一体积不变的密闭容器中，充入1.2mol CO和2.0mol H2，一定条件下达到平衡，测得容器中压强为起始压强的一半．计算该条件下H2的转化率为80%．
（5）铜基催化剂具有活性高、选择性好和条件温和的特点，已广泛地使用于CO/CO2的加氢合成甲醇．使用铜基催化剂后，该反应中a的大小变化对反应热△H有无影响，无影响．（填“有影响”或“无影响”）
（6）2009年，长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破，原理如图b所示．请写出从C口通入O2发生的电极反应式O2+4e-+4H+=2H2O．
（7）用上述电池做电源，用图c装置电解饱和食盐水（C1、C2均为石墨电极）．
①该反应的离子方程式2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑．
②电解开始后在电极C2的周围（填“C1”或“C2”）先出现红色．
1．醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置如图：
可能用到的有关数据如下：
相对分子质量密度/（g?cm-3   ）沸点/℃溶解性
环己醇1000.9618161微溶于水
环己烯820.810283难溶于水
合成反应：
在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸，b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃．
分离提纯：
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙，最终通过蒸馏得到纯净环己烯11.48g．
回答下列问题：
（1）装置a的名称是蒸馏烧瓶．
（2）加入碎瓷片的作用是防止暴沸；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是B（填正确答案标号）．A．立即补加B．冷却后补加C．不需补加 D．重新配料
（3）本实验中最容易产生的副产物的结构简式为．
（4）分液漏斗在使用前检漏并须清洗干净；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的上口倒出（填“上口倒出”或“下口放出”）．
（5）分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是干燥．
（6）在环己烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有ACD（填正确答案标号）．
A．圆底烧瓶   B．温度计    C．吸滤瓶  D．球形冷凝管 E．接收器
（7）本实验所得到的环己烯产率是70%．
18．下表为元素周期表中的一部分，表中列出了11种元素在周期表中的位置，按要求完成下列各小题．（用元素符号或化学式回答）

（1）化学性质最不活泼的元素是Ar 在最高价氧化物的水化物中，酸性最强的化合物的化学式是HClO4元素⑥与⑦形成的化合物的电子式为
（2）⑧、⑨元素形成的单质较活泼的是Cl2请设计实验证明它们活泼性的强弱根据置换反应反应Cl2+2Br-=2Cl-+Br2可证明单质氧化性Cl2＞Br2
（3）②、③、⑧三种元素形成的简单离子半径由大到小的顺序是Cl-＞K+＞Mg2+
（4）实验室用元素⑧的氢化物制取⑧的单质的反应方程式4HCl（浓）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
（5）⑤单质、石墨和二氧化钛（TiO2）按比例混合，高温下反应得到的两种化合物均由两种元素组成，其中有一种产物是TiC（在火箭和导弹上有重要应用）其反应方程式为4Al+3C+3TiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+3TiC．
19．下列说法中正确的是（　　）
A．在标准状况下，1 mol水的体积约为22.4L
B．只有在标准状况下，气体的摩尔体积才是22.4mol/L
C．在标准状况下，1molH2和O2的混合气体体积约为22.4 L
D．任何条件下，气体的摩尔体积都是22.4L/mol

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