Question

1．乙酸乙酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于化学工业．实验室制备乙酸乙酯的化学方程式如下：CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH₃COOC₂H₅+H₂O
（1）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}COO{C}_{2}{H}_{5}）}{c（C{H}_{3}COOH）c（{C}_{2}{H}_{5}OH）}$．
（2）为证明浓硫酸在该反应中起到了催化剂和吸水剂的作用，某同学利用如图所示装置进行了以下4个实验．实验开始先用酒精灯微热3min，再加热使之微微沸腾3min．实验结束后充分振荡试管Ⅱ再测有机层的厚度，实验记录如表：

实验编号	试管Ⅰ中试剂	试管Ⅱ中试剂	测得有机层的厚度/cm
A	3mL乙醇、2mL乙酸、1mL 18mol•L-1浓H2SO4	饱和Na2CO3溶液	5.0
B	3mL乙醇、2mL乙酸		0.1
C	3mL乙醇、2mL乙酸、6mL 3mol•L-1 H2SO4		1.2
D	3mL乙醇、2mL乙酸、盐酸		1.2

①实验D的目的是与实验C相对照，证明H⁺对酯化反应具有催化作用．实验D中应加入盐酸的体积和浓度分别是6mL和6mol•L^-1．
②分析实验A（填实验编号）的数据，可以推测出浓H₂SO₄的吸水性，提高了乙酸乙酯的产率．浓H₂SO₄的吸水性能够提高乙酸乙酯产率的原因是浓硫酸吸收酯化反应生成的水，降低了生成物浓度，使平衡向生成乙酸乙酯方向移动．
③加热有利于提高乙酯乙酯的产率，但实验发现温度过高乙酸乙酯的产率反而降低，可能的原因是乙酸、乙醇都易挥发，温度过高可能使乙酸、乙醇大量挥发使产率降低，温度过高可能发生副反应使产率降低．

Answer 1

分析 （1）根据平衡常数的定义判断，为反应物与生成物的浓度幂之积的比值，注意水为纯液体；
（2）①对比试验关键是要采用控制变量，即控制一个变量，其它条件不变，所以可以从控制变量的角度来分析解答；
②根据实验A和实验B的数据进行解答；水在酯化反应中为生成物，从生成物对化学平衡的影响角度分析；
③乙酸和乙醇容易挥发，且温度过高容易发生副反应．

解答 解：（1）水为纯液体，则CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH₃COOC₂H₅+H₂O的平衡常数表达式为K=$\frac{c（C{H}_{3}COO{C}_{2}{H}_{5}）}{c（C{H}_{3}COOH）c（{C}_{2}{H}_{5}OH）}$，
故答案为：$\frac{c（C{H}_{3}COO{C}_{2}{H}_{5}）}{c（C{H}_{3}COOH）c（{C}_{2}{H}_{5}OH）}$；
（2）①本题是研究实验D与实验C相对照，证明H⁺对酯化反应具有催化作用的条件，题中采用了一个变量，实验C3mol•L^-1 H₂SO₄，实验D盐酸，所以达到实验目的，实验D与实验C中H⁺的浓度一样，实验C3mL乙醇、2mL乙酸、3mol•L^-1 H₂SO₄，实验D3mL乙醇、2mL乙酸、盐酸，要保证溶液体积一致，才能保证乙醇、乙酸的浓度不变，盐酸体积为6mL，实验D与实验C中H⁺的浓度一样，所以盐酸的浓度为6mol•L^-1，
故答案为：6，6；
②对照实验A和B可知：试管Ⅰ中试剂实验A比实验B多1mL18mol•L^-1 浓硫酸，但是试管Ⅱ中试剂中测得有机层乙酸乙酯的厚度，实验A为5.0cm，而实验B只有0.1cm，说明浓硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的产率；酯化反应为可逆反应，浓硫酸吸收酯化反应生成的水，降低了生成物浓度，使平衡向生成乙酸乙酯方向移动，
故答案为：A；浓硫酸吸收酯化反应生成的水，降低了生成物浓度，使平衡向生成乙酸乙酯方向移动；
③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，实验发现温度过高，乙酸乙酯的产率反而降低，是由于乙酸、乙醇都易挥发，使产率降低，或因温度过高可能发生副反应使产率降低，如乙醇在140℃，在浓硫酸催化下脱水生成乙醚，
故答案为：乙酸、乙醇都易挥发，温度过高可能使乙酸、乙醇大量挥发使产率降低，温度过高可能发生副反应使产率降低．

点评 本题考查了乙酸乙酯的制备方法，为高频考点，题目还涉及温度对反应速率、化学平衡的影响等知识，题目难度中等，注意把握乙酸乙酯的制备原理和实验方法，明确影响反应速率、化学平衡的因素．