Question

醋酸乙烯(CH₃COOCH=CH₂)是一种重要的有机化工原料，以二甲醚(CH₃OCH₃)与合成气(CO、H₂)为原料,醋酸锂、碘甲烷等为催化剂，在高压反应釜中一步合成醋酸乙烯及醋酸。回答下列问题:

(1)常温下,将浓度均为a mol/L的醋酸锂溶液和醋酸溶液等体积混合，测得混合液的pH=b，则混合液中c(CH₃COO^-)=______mol/L( 列出计算式即可)。

(2)合成二甲醚:Ⅰ.2H₂(g)+CO(g)=CH₃OH(g)  ΔH₁=-91.8kJ/mol;

Ⅱ.2CH₃OH(g)=CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)  ΔH₂=-23.5 kJ/mol;

Ⅲ.CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g) ΔH₃=-41.3 kJ/mol.

已知:H-H 的键能为436kJ/mol，C=O的键能为803kJ/mol，H-O的键能为464kJ/mol，则C≡O的键能为_____kJ/mol.

(3)二甲醚(DME)与合成气一步法合成醋酸乙烯(VAC)的反应方程式为2CH₃OCH₃(g)+4CO(g)+H₂(g) CH₃COOCH=CH₂(g)+2CH₃COOH(g)，T℃时,向2L恒容密闭反应釜中加入0.2 molCH₃OCH₃、0.4 molCO、0.1molH₂发生上述反应,10min达到化学平衡，测得VAC的物质的量分数为10%。

①0~10min内,用CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)=______;该温度下,该反应的平衡常数K=__________。

②下列能说明该反应达到平衡状态的是______(填选项字母)。

A、V_正(DME)=v_逆(H₂)≠0    　B、混合气体的密度不再变化

C、混合气体的平均相对分子质量不再变化        　D、c(CO):c(VAC)=4:1

③如图是反应温度对二甲醚(DME)的转化率和醋酸乙烯(VAC)选择性(醋酸乙烯的选择性Svac= )的影响，该反应的ΔH______0(填“>”“<”或“=”);控制的最佳温度是___________.

④保持温度不变,向反应釜中通入氩气增大压强,则化学平衡______(填“向正反应方向”“向逆反应方向"或“不”)移动。

Answer

a/2+10-b-10b-14 1072.7 0.01mol·L-1·min-1 10000 C < 180℃ 不

【解析】

（1）常温下，将浓度均为a mol/L的酷酸锂溶液和酷酸溶液等体积混合，根据电荷守恒可得：c（CH3COO-）+c（OH-）=c（H+）+c（Li+），则c（CH3COO-）+10b-14mol/L=0.5a mol/L+10-bmol/L，整理可得c（CH3COO-）=。

（2）根据CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.3kJ/mol可知，△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和，则C≡O的键能=（-41.3kJ/mol）+（2×803kJ/mol）+（436kJ/mol）-（2×464kJ/mol）=1072.7kJ/mol；

（3）① 2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g)CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g)

起始量（mol） 0.2 0.4 0.1 0 0

反应量（mol） 2x 4x x x 2x

平衡量（mol） 0.2-2x 0.4-4x 0.1-x x 2x

则

解得x＝0.05

0～10min内用CO浓度变化表示的平均反应速率v（CO）＝

该温度下，该反应的平衡常数K＝；

②A．V正(DME)=v逆(H2)，不满足计量数关系，表明正逆反应速率不相等，该反应没有达到平衡状态，故A错误；

B．该反应中气体总质量和体积始终不变，则混合气体的密度为定值，不能根据密度判断平衡状态，故B错误；

C．该反应中气体总质量不变，而气体的物质的量为变量，当混合气体的平均相对分子质量不再变化时，表明该反应已经达到平衡状态，故C正确；

D．c(CO):c(VAC)=4:1，无法判断各组分的浓度是否继续变化，则无法判断平衡状态，故D错误；

答案为：C；

③结合图象可知，升高温度，二甲醚的转化率减小，说明平衡向着逆向移动，则该反应为放热反应，该反应的△H＜0；180℃时，醋酸乙烯选择性最高，所以最佳的反应温度为180℃；

④保持温度不变，向反应釜中通入氩气增大压强，由于各组分的浓度不变，则化学平衡不移动。