Question

聚乙烯醇()为常见的滴眼液的主要成分，其生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯。用副产物乙酸甲酯催化醇解反应可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) ΔH。已知：υ_正= k_正χ(CH₃COOCH₃)•χ(C₆H₁₃OH)，υ_逆= k_逆χ(CH₃COOC₆H₁₃)•χ(CH₃OH)，其中υ_正、υ_逆 为正、逆反应速率，k_正、k_逆为速率常数，χ为各组分的物质的量分数。

(1)反应开始时，己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：

348K指的是曲线_______(填“①”“②”或“③”)，判断的理由是_________；该醇解反应的ΔH_________0(填“>”或“<”)。

(2)338K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数K_x=________；A、B、C、D四点中，υ_正最大的是_______，υ_逆最大的是_______。

(3)343K时，将己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1:1、1:2和2:1做为初始投料。则达到平衡后，初始投料比_______时，乙酸甲酯转化率最大。

(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. 使k_正和k_逆增大相同倍数

c. 降低了醇解反应的活化能

d. 提高乙酸甲酯的平衡转化率

Answer

① 因为①反应达平衡的时间短，说明反应速度快，温度高 > 1 A C 2:1 bc

【解析】

(1)通过图像可以发现，随着反应进行乙酸甲酯转化率(α)先上升后不变，当转化率不变时说明反应达到了平衡状态，但三条曲线达到平衡的时间不一样，最快的是①，说明①速率最快，温度最高，且同一时间①的转化率是最高的，说明该反应温度升高向正向进行的程度在增大，该反应为吸热反应，故348K指的是曲线①，理由是①反应达平衡的时间短，说明反应速度快，温度高；ΔH>0；

(2) 338K时转化率曲线为③，平衡时乙酸甲酯转化率为50%，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1:1投料，根据反应CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)，达到平衡时各物质的物质的量相等，物质的量分数相等，Kx=χ(CH3COOC6H13)•χ(CH3OH)/[χ(CH3COOCH3)•χ(C6H13OH)]=1；

A、B、C、D四点中，A、C点的温度高于B、D点，A、B点反应物浓度相等，但大于C、D点，υ正最大的是A，C点转化率最大，得到的生成物浓度最大，υ逆最大的是C；

(3)要提高某一反应物的转化率，可以通过增加其他反应物的浓度来实现，以己醇和乙酸甲酯物质的量之比1:1作为参照，1:2时乙酸甲酯的转化率会降低，2:1时乙酸甲酯的转化率会升高，故2:1时乙酸甲酯转化率最大；

(4)a.催化剂参与了醇解反应，改变反应历程，a错误；

b.催化剂使正逆反应速率同等程度的增加，，即使k正和k逆增大相同倍数，b正确；

c.催化剂能降低反应的活化能，c正确；

d. 催化剂不会引起平衡的移动，无法提高转化率，d错误；

故正确的为bc。