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“化学反应原理”大题增分强训(一)
1.乙酸乙酯在工业上有着广泛的用途。科学家以乙烯、乙酸为原料,杂多酸作催化剂制备乙酸乙酯,反应原理为CH2===CH2(g)+CH3COOH(g)CH3COOC2H5(l)。回答下列问题:
(1)在热力学标准状况下由指定单质(大多是稳定单质)生成1 mol物质的反应焓变,称为该物质的标准摩尔生成焓(ΔfH)。相关物质的标准摩尔生成焓数据如表所示。
物质
CH2===CH2(g)
CH3COOH(g)
CH3COOC2H5(l)
ΔfH/ (kJ·mol-1)
+52.3
-436.4
-463.2
以乙烯(g)、乙酸(g)为原料制备乙酸乙酯(l)的反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)一定条件下,在一个密闭容器中,通入各1 mol的乙烯和乙酸气体,发生上述反应。
①若保持温度和压强不变,下列描述能说明反应已达化学平衡的是________(填字母)。
A.单位时间内,消耗乙烯和生成乙酸的物质的量相同
B.容器内混合气体的密度不再变化
C.不再变化
D.体系中乙烯和乙酸的转化率相等
②若想提高乙酸乙酯的产率,可以采取的措施有________________________________(写两种)。
③分别在压强p1、p2下,相同时间内测得乙酸乙酯的产率随温度的变化如图。
p1________p2(填“>”或“<”),理由是________________________________________________。A点后乙酸乙酯产率随温度升高反而下降的原因可能是____________________________________________________________。A点该反应的压强平衡常数Kp=______(用含p1的代数式表示)。
(3)科学家设想通过电化学方法实现乙烯的转化,其原理如图所示(均为惰性电极)。图中b极为________极,M极上的电极反应式为______________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)标准摩尔生成焓是由指定单质生成1 mol该物质的反应焓变,所以一个反应的焓变=生成物的标准摩尔生成焓-反应物的标准摩尔生成焓;CH2===CH2(g)+CH3COOH(g)CH3COOC2H5(l) ΔH=-463.2 kJ·mol-1-(+52.3 kJ·mol-1)-(-436.4 kJ·mol-1)=-79.1 kJ·mol-1。(2)①单位时间内,消耗乙烯和生成乙酸的物质的量相同,说明正、逆反应速率相等,反应一定达到平衡状态,故选A;容器内两种气体的物质的量之比一直为1∶1,温度和压强不变,混合气体的密度是恒量,混合气体的密度不变,反应不一定平衡,故不选B;温度和压强不变,乙烯和乙酸的物质的量一直相等,K= ,化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,则是恒量,不变,反应不一定平衡,故不选C;乙烯和乙酸的起始量均为1 mol,消耗量一直相等,故体系中乙烯和乙酸的转化率一直相等,体系中乙烯和乙酸的转化率相等,反应不一定平衡,故不选D。②该反应为气体分子数减少的放热反应,故提高产率的方法有加压、降温等。③其他条件相同时,有气体参加的反应,压强越大,化学反应速率越快,由图可知,相同温度下,相同时间内,压强为p1时乙酸乙酯的产率较大,则压强:p1>p2。由图可知,在压强为p1时,A点乙酸乙酯的产率最大,说明反应达到平衡,则A点之后曲线上的点都是平衡点,该反应为放热反应,则温度超过80 ℃时,温度升高,平衡向逆反应方向移动,乙酸乙酯的产率下降。体系内只有乙烯和乙酸两种气体,且物质的量相等,则二者的分压均为p1,则Kp==。(3)M极上发生的反应是乙烯生成乙酸乙酯,碳元素化合价由-2升高为-1发生氧化反应,则M是阳极,a为正极、b为负极;根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可知M电极反应式为2CH2===CH2+2H2O-4e-===CH3COOC2H5+4H+。
答案:(1)CH2===CH2(g)+CH3COOH(g)CH3COOC2H5(l) ΔH=-79.1 kJ·mol-1
(2)①A ②加压、降温等 ③> 其他条件相同时,有气体参加的反应,压强越大,化学反应速率越快,产率越大 该反应为放热反应,A点后反应达到平衡,升高温度,相当于平衡逆向移动
(3)负 2CH2===CH2+2H2O-4e-===