题目内容

精英家教网Ⅰ工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯:CH3COOH(l)+C2H5OH(l)
浓H2SO4
△
CH3COOC2H5(l)+H2O(l)△H=-8.62kJ?mol-1
已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118℃、78℃和77℃.在其他条件相同时,某研究小组进行了多次实验,实验结果如图所示.(1)该研究小组的实验目的是
 
.
(2)60℃下反应40min与70℃下反应20min相比,前者的平均反应速率
 
后者(填“小于”、“等于”或“大于”).
(3)如图所示,反应时间为40min、温度超过80℃时,乙酸乙酯产率下降的原因可能是
 
(写出两条).
Ⅱ.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题.
已知:CO(g)+H2O(g)??H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
试回答下列问题:
(1)在800℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有
 
(选填“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)已知在一定温度下,C(s)+CO2(g)??2CO(g)平衡常数为K;
C(s)+H2O(g)??CO(g)+H2(g) 平衡常数为K1;
CO(g)+H2O(g)??H2(g)+CO2(g) 平衡常数为K2;
则K、K1、K2之间的关系是
 
.
(3)在V L密闭容器中通入10mol CO和10mol水蒸气,在T℃达到平衡,然后急速通过碱石灰,将所得混合气体燃烧,测得放出的热量为2 842kJ(已知CO燃烧热为283kJ?mol-1,H2燃烧热为286kJ?mol-1),则T℃平衡常数K=
 
.
分析:Ⅰ.(1)本题探究反应温度、反应时间对乙酸乙酯产率的影响;
(2)根据产率与时间的比值判断;
(3)乙醇和乙酸具有挥发性,乙酸乙酯的水解反应是吸热反应,根据温度对化学平衡的影响分析;
Ⅱ(1)反应在同一容器内进行,体积相同,方程式中各物质的化学计量数都是1,所以在计算中均可用物质的量数值代替浓度数值,求出此时的浓度商Qc,平衡向正反应方向移动,浓度商小于平衡常数;
(2)依据化学反应的平衡常数表达式计算分析;
(3)CO、H2的物质的量共为10mol,根据燃烧放出的热量求出CO、H2各自的物质的量,利用三段式法求出平衡时各组分的物质的量,代入平衡常数计算.
解答:解:Ⅰ. (1)根据图象知,该实验的实验目的是:探究反应温度、反应时间对乙酸乙酯产率的影响,
故答案为:探究反应温度、反应时间对乙酸乙酯产率的影响;
(2)根据乙酸乙酯的产率和时间的比值知,60℃下反应40min与70℃下反应20min相比,前者的平均反应速率小于后者,
故答案为:小于;
(3)乙醇和乙酸具有挥发性,乙酸乙酯的水解反应是吸热反应,当反应达到平衡状态时,再升高温度,促进乙酸乙酯时间,平衡向逆反应方向移动,温度过高,乙醇和乙酸大量挥发使反应物利用率下降,
故答案为:反应可能已达平衡状态,温度升高平衡向逆反应方向移动;温度过高,乙醇和乙酸大量挥发使反应物利用率下降;
Ⅱ.(1)反应在同一容器内进行,体积相同,方程式中各物质的化学计量数都是1,所以在计算中均可用物质的量数值代替浓度数值,800℃时反应平衡常数为1.
A、Qc=
c(H2)?c(CO2)
c(CO)?c(H2O)
=
3×2
1×5
=
6
5
,大于1,反应向逆反应进行,故A错误;
B、Qc=
c(H2)?c(CO2)
c(CO)?c(H2O)
=
1×1
2×2
=
1
4
,小于1,反应向正反应进行,故B正确;
C、开始只有CO、H2,反应向正反应进行,故C正确;
D、Qc=
c(H2)?c(CO2)
c(CO)?c(H2O)
=
1×1
0.5×2
=1,处于平衡状态,故D错误;
E、Qc=
c(H2)?c(CO2)
c(CO)?c(H2O)
=
2×1
3×1
=
2
3
,小于1,反应向正反应进行,故E正确;
故答案为:BCE;
(2)反应①C(s)+CO2(g)?2CO(g)平衡常数K=
c2(CO)
c(CO2)
;
反应②C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)平衡常数K1=
c(H2)?c(CO)
c(H2O)
;
反应③CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g) 平衡常数K2=
c(H2)?c(CO2)
c(CO)?c(H2O)
;
所以:
K1
K2
=
c2(CO)
c(CO2)
=K,
故答案为:K=
K1
K2
;
(3)由方程式CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)可知,有1molCO反应则生成1molH2,开始通入10molCO,所以平衡时,CO、H2的物质的量共为10mol.则平均燃烧热为
2842kJ
10mol
=284.2kJ/mol,
利用十字交叉法计算CO、H2的物质的量之比,
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即CO、H2的物质的量之比为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时各组分的物质的量,
       CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),
起始:10mol  10mol      0        0   
转化:4mol   4 mol     4mol     4mol
平衡:6mol   6mol      4mol     4mol
所以常数平衡常数为 k=
c(H2)?c(CO2)
c(CO)?c(H2O)
=
4×4
6×6
=
4
9
,
故答案为:
4
9
.
点评:本题考查了探究温度、压强对化学平衡的影响、化学平衡常数的概念及计算,难点中等,试题涉及的知识点较多,题量较大,注意掌握影响化学平衡的因素,明确化学平衡常数的概念及求算方法.
练习册系列答案
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CH3COOH(l)+C2H5OH(l)
浓H2SO4△
CH3COOC2H5(l)+H2O(l)△H=-8.62kJ?mol-1
已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118℃、78℃和77℃.在其他条件相同时,某研究小组进行了多次实验,实验结果如图所示.

(1)该研究小组的实验目的是
探究反应温度、反应时间对乙酸乙酯产率的影响
探究反应温度、反应时间对乙酸乙酯产率的影响
.
(2)60℃下反应40min与70℃下反应20min相比,前者的平均反应速率
小于
小于
后者(填“小于”、“等于”或“大于”).
(3)如图所示,反应时间为40min、温度超过80℃时,乙酸乙酯产率下降的原因可能是
反应可能已达平衡状态,温度升高平衡向逆反应方向移动;温度过高,乙醇和乙酸大量挥发使反应物利用率下降
反应可能已达平衡状态,温度升高平衡向逆反应方向移动;温度过高,乙醇和乙酸大量挥发使反应物利用率下降
(写出两条).
(4)某温度下,将0.10mol CH3COOH溶于水配成1L溶液.
①实验测得已电离的醋酸分子占原有醋酸分子总数的1.3%,则该温度下CH3COOH的电离平衡常数K=
1.7×10-5
1.7×10-5
.(水的电离忽略不计,醋酸电离对醋酸分子浓度的影响忽略不计)
②向该溶液中再加入
1.7×10-2
1.7×10-2
mol CH3COONa可使溶液的pH约为4.(溶液体积变化忽略不计)

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(1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:______________________。

(2)ΔH2=__________kJ·mol-1。

Ⅱ.工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯:

CH3COOH(l)+C2H5OH(l)  CH3COOC2H5(l)+H2O(l)    ΔH=-8.62  kJ·mol-1

已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118  ℃、78  ℃和77  ℃。在其他条件相同时,某研究小组进行了多次实验,实验结果如图所示。

(1)该研究小组的实验目的是___________________________________。

(2)60  ℃下反应40  min与70  ℃下反应20  min相比,前者的平均反应速率________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。

(3)如图所示,反应时间为40  min、温度超过80  ℃时,乙酸乙酯产率下降的原因可能是_________________________________(写出两条)。

Ⅲ.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。

已知:CO(g)+H2O(g)  H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表:

温度/℃

400

500

800

平衡常数K

9.94

9

1

 

试回答下列问题:

(1)在800  ℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有________(选填“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)已知在一定温度下,C(s)+CO2(g)  2CO(g)平衡常数为K;

①C(s)+H2O(g)  CO(g)+H2(g)        平衡常数为K1;

②CO(g)+H2O(g)  H2(g)+CO2(g)  平衡常数为K2;

则K、K1、K2之间的关系是______________________________________。

 

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