Question

聚乙烯醇具有亲水性和成膜性，在适宜的浓度下，能起类似人工泪液的作用，作为润滑剂预防或治疗眼部刺激症状。聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯，其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为：CH₃COOCH₃(l)+C₆H₁₃OH(l)CH₃COOC₆H₁₃(l)+CH₃OH(l)，已知v_正=k_正x(CH₃COOCH₃)·x(C₆H₁₃OH)，v_逆=k_逆x(CH₃COOC₆H₁₃)·x(CH₃OH)，其中v_正、v_逆为正、逆反应速率，k_正、k_逆为速率常数，x为各组分的物质的量分数。

(1)“洗衣凝珠”是由一层薄膜包裹洗衣液制成的新型洗涤产品，该薄膜的主要化学成分是可溶于水的聚乙烯醇（简称PVA）塑料，聚乙烯醇的化学式为(C₂H₄O)n，试回答：聚乙烯醇属于_____（填“金属材料”、“有机合成材料”、“硅酸盐材料”、“复合材料”之一），从物质结构的角度解释聚乙烯醇具有亲水性的原因___________________________。

(2)343K时，乙酸甲酯和己醇按物质的量之比1：1、1：2和2：1进行初始投料。则达到平衡后，初始投料比____时，乙酸甲酯转化率最大；与按1：2投料相比，按2：1投料时化学平衡常数K_x___（填增大、减小或不变）。

(3)反应开始时，已醇和乙酸甲酯按物质的量之比1：1投料，测得348K、343K、338K三个温度下乙酸甲酯转化率（α）随时间（t）的变化关系如图所示。

该醇解反应的ΔH____0（填>或<）。348K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数K_x=____（保留2位有效数字）。A、B、C、D四点中，v_逆最大的是___，v_正最大的是____。

(4)该醇解反应使用离子交换树脂作催化剂，下列关于该催化剂的说法正确的是____。

a.参与了醇解反应，但并不改变反应历程  b.提高乙酸甲酯的平衡转化率

c.提高了醇解反应的活化能              d.使k_正和k_逆增大相同倍数

Answer

有机合成材料 聚乙烯醇分子中含有大量羟基，易与水分子之间形成氢键 1:2 不变 > 3.2 C A d

【解析】

（1）由题意可知聚乙烯醇属于有机合成材料；聚乙烯醇含有羟基，具有亲水性，烃基则具有憎水性；

（2）投料比不同，转化率大小的比较，对于给定的化学反应，化学平衡常数仅受温度影响；

（3）吸热反应温度越高反应物的转化率越大，放热反应温度越高反应物的转化率越小，结合图形判断温度的变化对速率的影响，温度对化学反应速率的影响，温度越高反应速率越快；

（4）理解催化剂在反应中，参与反应历程，降低反应的活化能，但是不改变反应热，不改变平衡常数，不改变平衡转化率。

（1）聚乙烯醇属于有机合成材料；聚乙烯醇中含有大量的亲水基团羟基，并且羟基与水分子之间可以形成氢键；

（2）两种反应物，当乙酸甲酯的物质的量一定时，己醇的投入的量越大，乙酸甲酯的转化率越大，故初始投料比1:2的时候，乙酸甲酯转化率最大；对于给定的化学反应方程式，化学平衡常数只受温度的影响，与投料比的多少没有关系，与按1：2投料相比，按2：1投料时化学平衡常数Kx不变；

（3）温度越高反应速率越快，反应到达平衡的时间越短，①曲线的温度为348K，②曲线的温度为343K，③曲线的温度为338K，从图形上可知，温度越高乙酸甲酯转化率越大，故该反应为吸热反应，ΔH>0； CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)，由方程式可知，反应物的化学计量数之比与投料比相同，故CH3COOCH3(l)、C6H13OH(l)的转化率相同，①曲线的温度348K时，平衡时的转化率为64%，设初始投料时n(CH3COOCH3(l))=n(C6H13OH)=xmol，则达到平衡时，n(CH3COOCH3) =n(C6H13OH) =0.36xmol，n(CH3COOC6H13)=n(CH3OH) =0.64xmol，平衡时它们的物质的量分数分别为：X(CH3COOCH3)=X(C6H13OH)=(0.36xmol)/(0.36xmol+0.36xmol+0.64xmol+0.64xmol) ×100%=18%，X(CH3COOC6H13)=X(CH3OH)= (0.64xmol)/(0.36xmol+0.36xmol+0.64xmol

+0.64xmol) ×100%=32%，348K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx==3.2；C点的时候，生成物浓度比较大，温度比较高，故逆反应速率最大；A点的时候，反应物浓度比较大，温度比较高，A点的时候，正反应速率比较大；

（4）a．催化剂参与反应，改变反应历程，a错误；

b．催化剂不能改变平衡移动的方向，不能改变平衡时反应物的转化率，b错误；

c．催化剂降低反应的活化能，c错误；

d．催化剂降低反应的活化能，能同等倍数的提高正、逆反应速率，d正确；

答案选d。