酯是重要的有机合成中间体,广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应:
CH3COOH+C2H5OH
CH3COOC2H5+H2O
请根据要求回答下列问题:
(1)欲提高乙酸的转化率,可采取的措施有:__________、__________等。
(2)若用如图所示的装置来制备少量的乙酸乙酯,产率往往偏低,其原因可能为________、________等。![]()
(3)此反应以浓硫酸为催化剂,可能会造成__________、__________等问题。
(4)目前对该反应的催化剂进行了新的探索,初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂,且能重复使用。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(%)* |
| 40 | 77.8 | 100 | | 2 | 80.2 | 100 |
| 60 | 92.3 | 100 | | 3 | 87.8 | 100 |
| 80 | 92.6 | 100 | | 4 | 92.3 | 100 |
| 120 | 94.5 | 98.7 | | 6 | 93.0 | 100 |
①根据表中数据,下列________(填字母)为该反应的最佳条件。
A.120 ℃,4 h B.80 ℃,2 h
C.60 ℃,4 h D.40 ℃,3 h
②当反应温度达到120 ℃时,反应选择性降低的原因可能为________。
(12分)根据我国目前汽车业发展速度,预计2020年汽车保有量超过2亿辆,中国已成为全球最大的汽车市场。因此,如何有效处理汽车排放的尾气,是需要进行研究的一项重要课题。目前,汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO2和N2,化学方程式如下:
2NO+2CO
2CO2+N2。为研究如何提高该转化过程反应速率,某课题组进行了以下实验探究。
【资料查阅】①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同;
②使用相同的催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律,设计了以下对比实验。
(1)完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
| 实验编号 | 实验目的 | T/℃ | NO初始浓度 mol/L | CO初始浓度 mol/L | 同种催化剂的比表面积 m2/g |
| Ⅰ | 为以下实验作参照 | 280 | 6.50×10-3 | 4.00×10-3 | 80 |
| Ⅱ | | | | | 120 |
| Ⅲ | 探究温度对尾气转化速率的影响 | 360 | | | 80 |
(2)计算第Ⅰ组实验中,达平衡时NO的浓度为__________________;
(3)由曲线Ⅰ、Ⅱ可知,增大催化剂比表面积,汽车尾气转化速率_____________
(填“增大”、“减小”、“无影响”);
(16分)某小组同学利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,倒入大试管中迅速振荡混合均匀,再加入硫酸,开始计时,通过测定混合溶液褪色所需时间来判断反应的快慢(已知反应方程式为:5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O)。该小组设计了如下方案。
| 编号 | H2C2O4溶液 | KMnO4溶液 | 硫酸溶液 | 温度/℃ | ||
| | 浓度 (mol/L) | 体积 (mL) | 浓度 (mol/L) | 体积 (mL) | | |
| ① | 0.10 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 4mL 4mol/L | 25 |
| ② | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 4mL 4mol/L | 25 |
| ③ | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 4mL 4mol/L | 50 |
(2)该小组同学由此实验发现反应进行一些时间后,有一时间段反应速率不断加快。同学们分析除了反应放热使体系温度升高外,可能还有其它原因,他们联想到教材上的科学探究实验,推断出反应混合溶液中的__________(填化学式)也加速了此反应的进行。
(3)上述实验①中充分反应后H2C2O4过量,假设理论上能通过用酸性KMnO4溶液滴定的方法来测定反应混合液中过量的H2C2O4,请回答下列问题:
①取用反应混合液的滴定管用__________滴定管(填“酸式”或“碱式”,下同),盛装KMnO4溶液的滴定管用__________滴定管。
②下列操作中可能使测出的H2C2O4剩余量比理论值偏低的是__________。
A.读取酸性KMnO4溶液体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
B.滴定前盛放反应混合液的锥形瓶用蒸馏水洗净但没有干燥
C.盛装KMnO4溶液的滴定管滴定前有气泡,滴定后气泡消失
D.盛装KMnO4溶液的滴定管未润洗就直接注入酸性KMnO4溶液
③此滴定实验是否需要滴加指示剂________(填“是”或“否”);怎么确定此滴定的终点:_________。
(7分)为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响,某同学做了以下实验:
| 编号 | 操作 | 实验现象 |
| ① | 分别在试管A、B中加入5 mL 5% H2O2溶液,各滴入2滴1 mol·L-1 FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时,将试管A放入盛有5℃左右冷水的烧杯中浸泡;将试管B放入盛有40℃左右热水的烧杯中浸泡 | 试管A中无明显气泡产生; 试管B中产生的气泡量增加 |
| ② | 另取两支试管分别加入5 mL 5% H2O2溶液和5 mL 10% H2O2溶液 | 试管A、B中均未明显见到有气泡产生 |
(1)过氧化氢分解的化学方程式为 。
(2)实验①的目的是___________________________________________________;实验中滴加FeCl3溶液的目的是________________________________________。
(3)实验②未观察到预期的实验现象。为了帮助该同学达到实验目的,你提出的对上述操作的改进意见是_________________________(用实验中所提供的试剂或条件)。
(4)某同学在50 mL一定浓度的H2O2溶液中加入一定量的二氧化锰,放出气体的体积(标准状况下)与反应时间的关系如下图所示,分析判断OE、EF、FG三段中,___________段化学反应速率最快。
控制变量法是研究化学变化规律的重要思想方法。请仔细观察下表中50ml稀盐酸和1g碳酸钙反应的实验数据:
| 实验 序号 | 碳酸钙状态 | c(HCl)/mol·L-1 | 溶液温度/oC | 碳酸钙消失时间/s | |
| 反应前 | 反应后 | ||||
| 1 | 粒状 | 0.5 | 20 | 39 | 400 |
| 2 | 粉末 | 0.5 | 20 | 40 | 60 |
| 3 | 粒状 | 0.6 | 20 | 41 | 280 |
| 4 | 粒状 | 0.8 | 20 | 40 | 200 |
| 5 | 粉末 | 0.8 | 20 | 40 | 30 |
| 6 | 粒状 | 1.0 | 20 | 40 | 120 |
| 7 | 粒状 | 1.0 | 30 | 50 | 40 |
| 8 | 粒状 | 1.2 | 20 | 40 | 90 |
| 9 | 粒状 | 1.2 | 25 | 45 | 40 |
(1)本反应属于__________反应(填“吸热”或“放热”),反应的离子方程式_____________。
(2)实验6和7表明,___________对反应速率有影响,__________反应速率越快,能表明同一规律的实验还有_____________(填实验序号)。
(3)根据实验1、3、4、6、8可以得出条件对反应速率的影响规律是_____________________。
(4)本实验中影响反应速率的其它因素还有________________,能表明这一规律的实验序号是1、2与____________。
(10分)某研究小组为了研究不同条件下金属铝粉在过量稀硫酸中的溶解性能,设计如下实验。已知:c(H2SO4)="4.5" mol·L-1,反应均需要搅拌60min。
| 编号 | 温度/℃ | 加入某盐 | H2SO4体积/mL | H2O体积/mL | 铝粉加入量/g | 铝粉溶解量 /g |
| ① | 20 | 不加 | 40 | 0 | 2.0050 | 0.0307 |
| ② | 80 | 不加 | 40 | 0 | 2.0050 | 0.1184 |
| ③ | t1 | 不加 | 20 | V1 | 2.0050 | ﹨ |
| ④ | t2 | 5 mL0.01 mol·L-1 CuSO4溶液 | 20 | V2 | 2.0050 | ﹨ |
为了获得铝粉溶解量,还需要测量的数据是 。
(2)实验①和③是为了研究硫酸的浓度对该反应的影响,则t1= ℃,V1= mL。
(3)实验③和④是为了研究加入CuSO4溶液对该反应的影响,则t2= ℃,V2= mL。
研究表明,在相同条件下加入少量CuSO4有利于Al的溶解。原因是 。